Class 的基本語法 · ECMAScript 6 入門

# Class 的基本語法 ## 簡介 ### 類的由來 JavaScript 語言中，生成實例對象的傳統方法是通過構造函數。下面是一個例子。 ```javascript function Point(x, y) { this.x = x; this.y = y; } Point.prototype.toString = function () { return '(' + this.x + ', ' + this.y + ')'; }; var p = new Point(1, 2); ``` 上面這種寫法跟傳統的面向對象語言（比如 C++ 和 Java）差異很大，很容易讓新學習這門語言的程序員感到困惑。 ES6 提供了更接近傳統語言的寫法，引入了 Class（類）這個概念，作為對象的模板。通過`class`關鍵字，可以定義類。基本上，ES6 的`class`可以看作只是一個語法糖，它的絕大部分功能，ES5 都可以做到，新的`class`寫法只是讓對象原型的寫法更加清晰、更像面向對象編程的語法而已。上面的代碼用 ES6 的`class`改寫，就是下面這樣。 ```javascript class Point { constructor(x, y) { this.x = x; this.y = y; } toString() { return '(' + this.x + ', ' + this.y + ')'; } } ``` 上面代碼定義了一個“類”，可以看到里面有一個`constructor()`方法，這就是構造方法，而`this`關鍵字則代表實例對象。這種新的 Class 寫法，本質上與本章開頭的 ES5 的構造函數`Point`是一致的。 `Point`類除了構造方法，還定義了一個`toString()`方法。注意，定義`toString()`方法的時候，前面不需要加上`function`這個關鍵字，直接把函數定義放進去了就可以了。另外，方法與方法之間不需要逗號分隔，加了會報錯。 ES6 的類，完全可以看作構造函數的另一種寫法。 ```javascript class Point { // ... } typeof Point // "function" Point === Point.prototype.constructor // true ``` 上面代碼表明，類的數據類型就是函數，類本身就指向構造函數。使用的時候，也是直接對類使用`new`命令，跟構造函數的用法完全一致。 ```javascript class Bar { doStuff() { console.log('stuff'); } } const b = new Bar(); b.doStuff() // "stuff" ``` 構造函數的`prototype`屬性，在 ES6 的“類”上面繼續存在。事實上，類的所有方法都定義在類的`prototype`屬性上面。 ```javascript class Point { constructor() { // ... } toString() { // ... } toValue() { // ... } } // 等同于 Point.prototype = { constructor() {}, toString() {}, toValue() {}, }; ``` 上面代碼中，`constructor()`、`toString()`、`toValue()`這三個方法，其實都是定義在`Point.prototype`上面。因此，在類的實例上面調用方法，其實就是調用原型上的方法。 ```javascript class B {} const b = new B(); b.constructor === B.prototype.constructor // true ``` 上面代碼中，`b`是`B`類的實例，它的`constructor()`方法就是`B`類原型的`constructor()`方法。由于類的方法都定義在`prototype`對象上面，所以類的新方法可以添加在`prototype`對象上面。`Object.assign()`方法可以很方便地一次向類添加多個方法。 ```javascript class Point { constructor(){ // ... } } Object.assign(Point.prototype, { toString(){}, toValue(){} }); ``` `prototype`對象的`constructor()`屬性，直接指向“類”的本身，這與 ES5 的行為是一致的。 ```javascript Point.prototype.constructor === Point // true ``` 另外，類的內部所有定義的方法，都是不可枚舉的（non-enumerable）。 ```javascript class Point { constructor(x, y) { // ... } toString() { // ... } } Object.keys(Point.prototype) // [] Object.getOwnPropertyNames(Point.prototype) // ["constructor","toString"] ``` 上面代碼中，`toString()`方法是`Point`類內部定義的方法，它是不可枚舉的。這一點與 ES5 的行為不一致。 ```javascript var Point = function (x, y) { // ... }; Point.prototype.toString = function () { // ... }; Object.keys(Point.prototype) // ["toString"] Object.getOwnPropertyNames(Point.prototype) // ["constructor","toString"] ``` 上面代碼采用 ES5 的寫法，`toString()`方法就是可枚舉的。 ### constructor 方法 `constructor()`方法是類的默認方法，通過`new`命令生成對象實例時，自動調用該方法。一個類必須有`constructor()`方法，如果沒有顯式定義，一個空的`constructor()`方法會被默認添加。 ```javascript class Point { } // 等同于 class Point { constructor() {} } ``` 上面代碼中，定義了一個空的類`Point`，JavaScript 引擎會自動為它添加一個空的`constructor()`方法。 `constructor()`方法默認返回實例對象（即`this`），完全可以指定返回另外一個對象。 ```javascript class Foo { constructor() { return Object.create(null); } } new Foo() instanceof Foo // false ``` 上面代碼中，`constructor()`函數返回一個全新的對象，結果導致實例對象不是`Foo`類的實例。類必須使用`new`調用，否則會報錯。這是它跟普通構造函數的一個主要區別，后者不用`new`也可以執行。 ```javascript class Foo { constructor() { return Object.create(null); } } Foo() // TypeError: Class constructor Foo cannot be invoked without 'new' ``` ### 類的實例生成類的實例的寫法，與 ES5 完全一樣，也是使用`new`命令。前面說過，如果忘記加上`new`，像函數那樣調用`Class`，將會報錯。 ```javascript class Point { // ... } // 報錯 var point = Point(2, 3); // 正確 var point = new Point(2, 3); ``` 與 ES5 一樣，實例的屬性除非顯式定義在其本身（即定義在`this`對象上），否則都是定義在原型上（即定義在`class`上）。 ```javascript //定義類 class Point { constructor(x, y) { this.x = x; this.y = y; } toString() { return '(' + this.x + ', ' + this.y + ')'; } } var point = new Point(2, 3); point.toString() // (2, 3) point.hasOwnProperty('x') // true point.hasOwnProperty('y') // true point.hasOwnProperty('toString') // false point.__proto__.hasOwnProperty('toString') // true ``` 上面代碼中，`x`和`y`都是實例對象`point`自身的屬性（因為定義在`this`變量上），所以`hasOwnProperty()`方法返回`true`，而`toString()`是原型對象的屬性（因為定義在`Point`類上），所以`hasOwnProperty()`方法返回`false`。這些都與 ES5 的行為保持一致。與 ES5 一樣，類的所有實例共享一個原型對象。 ```javascript var p1 = new Point(2,3); var p2 = new Point(3,2); p1.__proto__ === p2.__proto__ //true ``` 上面代碼中，`p1`和`p2`都是`Point`的實例，它們的原型都是`Point.prototype`，所以`__proto__`屬性是相等的。這也意味著，可以通過實例的`__proto__`屬性為“類”添加方法。 > `__proto__` 并不是語言本身的特性，這是各大廠商具體實現時添加的私有屬性，雖然目前很多現代瀏覽器的 JS 引擎中都提供了這個私有屬性，但依舊不建議在生產中使用該屬性，避免對環境產生依賴。生產環境中，我們可以使用 `Object.getPrototypeOf` 方法來獲取實例對象的原型，然后再來為原型添加方法/屬性。 ```javascript var p1 = new Point(2,3); var p2 = new Point(3,2); p1.__proto__.printName = function () { return 'Oops' }; p1.printName() // "Oops" p2.printName() // "Oops" var p3 = new Point(4,2); p3.printName() // "Oops" ``` 上面代碼在`p1`的原型上添加了一個`printName()`方法，由于`p1`的原型就是`p2`的原型，因此`p2`也可以調用這個方法。而且，此后新建的實例`p3`也可以調用這個方法。這意味著，使用實例的`__proto__`屬性改寫原型，必須相當謹慎，不推薦使用，因為這會改變“類”的原始定義，影響到所有實例。 ### 取值函數（getter）和存值函數（setter）與 ES5 一樣，在“類”的內部可以使用`get`和`set`關鍵字，對某個屬性設置存值函數和取值函數，攔截該屬性的存取行為。 ```javascript class MyClass { constructor() { // ... } get prop() { return 'getter'; } set prop(value) { console.log('setter: '+value); } } let inst = new MyClass(); inst.prop = 123; // setter: 123 inst.prop // 'getter' ``` 上面代碼中，`prop`屬性有對應的存值函數和取值函數，因此賦值和讀取行為都被自定義了。存值函數和取值函數是設置在屬性的 Descriptor 對象上的。 ```javascript class CustomHTMLElement { constructor(element) { this.element = element; } get html() { return this.element.innerHTML; } set html(value) { this.element.innerHTML = value; } } var descriptor = Object.getOwnPropertyDescriptor( CustomHTMLElement.prototype, "html" ); "get" in descriptor // true "set" in descriptor // true ``` 上面代碼中，存值函數和取值函數是定義在`html`屬性的描述對象上面，這與 ES5 完全一致。 ### 屬性表達式類的屬性名，可以采用表達式。 ```javascript let methodName = 'getArea'; class Square { constructor(length) { // ... } [methodName]() { // ... } } ``` 上面代碼中，`Square`類的方法名`getArea`，是從表達式得到的。 ### Class 表達式與函數一樣，類也可以使用表達式的形式定義。 ```javascript const MyClass = class Me { getClassName() { return Me.name; } }; ``` 上面代碼使用表達式定義了一個類。需要注意的是，這個類的名字是`Me`，但是`Me`只在 Class 的內部可用，指代當前類。在 Class 外部，這個類只能用`MyClass`引用。 ```javascript let inst = new MyClass(); inst.getClassName() // Me Me.name // ReferenceError: Me is not defined ``` 上面代碼表示，`Me`只在 Class 內部有定義。如果類的內部沒用到的話，可以省略`Me`，也就是可以寫成下面的形式。 ```javascript const MyClass = class { /* ... */ }; ``` 采用 Class 表達式，可以寫出立即執行的 Class。 ```javascript let person = new class { constructor(name) { this.name = name; } sayName() { console.log(this.name); } }('張三'); person.sayName(); // "張三" ``` 上面代碼中，`person`是一個立即執行的類的實例。 ### 注意點 **（1）嚴格模式** 類和模塊的內部，默認就是嚴格模式，所以不需要使用`use strict`指定運行模式。只要你的代碼寫在類或模塊之中，就只有嚴格模式可用。考慮到未來所有的代碼，其實都是運行在模塊之中，所以 ES6 實際上把整個語言升級到了嚴格模式。 **（2）不存在提升** 類不存在變量提升（hoist），這一點與 ES5 完全不同。 ```javascript new Foo(); // ReferenceError class Foo {} ``` 上面代碼中，`Foo`類使用在前，定義在后，這樣會報錯，因為 ES6 不會把類的聲明提升到代碼頭部。這種規定的原因與下文要提到的繼承有關，必須保證子類在父類之后定義。 ```javascript { let Foo = class {}; class Bar extends Foo { } } ``` 上面的代碼不會報錯，因為`Bar`繼承`Foo`的時候，`Foo`已經有定義了。但是，如果存在`class`的提升，上面代碼就會報錯，因為`class`會被提升到代碼頭部，而`let`命令是不提升的，所以導致`Bar`繼承`Foo`的時候，`Foo`還沒有定義。 **（3）name 屬性** 由于本質上，ES6 的類只是 ES5 的構造函數的一層包裝，所以函數的許多特性都被`Class`繼承，包括`name`屬性。 ```javascript class Point {} Point.name // "Point" ``` `name`屬性總是返回緊跟在`class`關鍵字后面的類名。 **（4）Generator 方法** 如果某個方法之前加上星號（`*`），就表示該方法是一個 Generator 函數。 ```javascript class Foo { constructor(...args) { this.args = args; } * [Symbol.iterator]() { for (let arg of this.args) { yield arg; } } } for (let x of new Foo('hello', 'world')) { console.log(x); } // hello // world ``` 上面代碼中，`Foo`類的`Symbol.iterator`方法前有一個星號，表示該方法是一個 Generator 函數。`Symbol.iterator`方法返回一個`Foo`類的默認遍歷器，`for...of`循環會自動調用這個遍歷器。 **（5）this 的指向** 類的方法內部如果含有`this`，它默認指向類的實例。但是，必須非常小心，一旦單獨使用該方法，很可能報錯。 ```javascript class Logger { printName(name = 'there') { this.print(`Hello ${name}`); } print(text) { console.log(text); } } const logger = new Logger(); const { printName } = logger; printName(); // TypeError: Cannot read property 'print' of undefined ``` 上面代碼中，`printName`方法中的`this`，默認指向`Logger`類的實例。但是，如果將這個方法提取出來單獨使用，`this`會指向該方法運行時所在的環境（由于 class 內部是嚴格模式，所以 this 實際指向的是`undefined`），從而導致找不到`print`方法而報錯。一個比較簡單的解決方法是，在構造方法中綁定`this`，這樣就不會找不到`print`方法了。 ```javascript class Logger { constructor() { this.printName = this.printName.bind(this); } // ... } ``` 另一種解決方法是使用箭頭函數。 ```javascript class Obj { constructor() { this.getThis = () => this; } } const myObj = new Obj(); myObj.getThis() === myObj // true ``` 箭頭函數內部的`this`總是指向定義時所在的對象。上面代碼中，箭頭函數位于構造函數內部，它的定義生效的時候，是在構造函數執行的時候。這時，箭頭函數所在的運行環境，肯定是實例對象，所以`this`會總是指向實例對象。還有一種解決方法是使用`Proxy`，獲取方法的時候，自動綁定`this`。 ```javascript function selfish (target) { const cache = new WeakMap(); const handler = { get (target, key) { const value = Reflect.get(target, key); if (typeof value !== 'function') { return value; } if (!cache.has(value)) { cache.set(value, value.bind(target)); } return cache.get(value); } }; const proxy = new Proxy(target, handler); return proxy; } const logger = selfish(new Logger()); ``` ## 靜態方法類相當于實例的原型，所有在類中定義的方法，都會被實例繼承。如果在一個方法前，加上`static`關鍵字，就表示該方法不會被實例繼承，而是直接通過類來調用，這就稱為“靜態方法”。 ```javascript class Foo { static classMethod() { return 'hello'; } } Foo.classMethod() // 'hello' var foo = new Foo(); foo.classMethod() // TypeError: foo.classMethod is not a function ``` 上面代碼中，`Foo`類的`classMethod`方法前有`static`關鍵字，表明該方法是一個靜態方法，可以直接在`Foo`類上調用（`Foo.classMethod()`），而不是在`Foo`類的實例上調用。如果在實例上調用靜態方法，會拋出一個錯誤，表示不存在該方法。注意，如果靜態方法包含`this`關鍵字，這個`this`指的是類，而不是實例。 ```javascript class Foo { static bar() { this.baz(); } static baz() { console.log('hello'); } baz() { console.log('world'); } } Foo.bar() // hello ``` 上面代碼中，靜態方法`bar`調用了`this.baz`，這里的`this`指的是`Foo`類，而不是`Foo`的實例，等同于調用`Foo.baz`。另外，從這個例子還可以看出，靜態方法可以與非靜態方法重名。父類的靜態方法，可以被子類繼承。 ```javascript class Foo { static classMethod() { return 'hello'; } } class Bar extends Foo { } Bar.classMethod() // 'hello' ``` 上面代碼中，父類`Foo`有一個靜態方法，子類`Bar`可以調用這個方法。靜態方法也是可以從`super`對象上調用的。 ```javascript class Foo { static classMethod() { return 'hello'; } } class Bar extends Foo { static classMethod() { return super.classMethod() + ', too'; } } Bar.classMethod() // "hello, too" ``` ## 實例屬性的新寫法實例屬性除了定義在`constructor()`方法里面的`this`上面，也可以定義在類的最頂層。 ```javascript class IncreasingCounter { constructor() { this._count = 0; } get value() { console.log('Getting the current value!'); return this._count; } increment() { this._count++; } } ``` 上面代碼中，實例屬性`this._count`定義在`constructor()`方法里面。另一種寫法是，這個屬性也可以定義在類的最頂層，其他都不變。 ```javascript class IncreasingCounter { _count = 0; get value() { console.log('Getting the current value!'); return this._count; } increment() { this._count++; } } ``` 上面代碼中，實例屬性`_count`與取值函數`value()`和`increment()`方法，處于同一個層級。這時，不需要在實例屬性前面加上`this`。這種新寫法的好處是，所有實例對象自身的屬性都定義在類的頭部，看上去比較整齊，一眼就能看出這個類有哪些實例屬性。 ```javascript class foo { bar = 'hello'; baz = 'world'; constructor() { // ... } } ``` 上面的代碼，一眼就能看出，`foo`類有兩個實例屬性，一目了然。另外，寫起來也比較簡潔。 ## 靜態屬性靜態屬性指的是 Class 本身的屬性，即`Class.propName`，而不是定義在實例對象（`this`）上的屬性。 ```javascript class Foo { } Foo.prop = 1; Foo.prop // 1 ``` 上面的寫法為`Foo`類定義了一個靜態屬性`prop`。目前，只有這種寫法可行，因為 ES6 明確規定，Class 內部只有靜態方法，沒有靜態屬性。現在有一個[提案](https://github.com/tc39/proposal-class-fields)提供了類的靜態屬性，寫法是在實例屬性的前面，加上`static`關鍵字。 ```javascript class MyClass { static myStaticProp = 42; constructor() { console.log(MyClass.myStaticProp); // 42 } } ``` 這個新寫法大大方便了靜態屬性的表達。 ```javascript // 老寫法 class Foo { // ... } Foo.prop = 1; // 新寫法 class Foo { static prop = 1; } ``` 上面代碼中，老寫法的靜態屬性定義在類的外部。整個類生成以后，再生成靜態屬性。這樣讓人很容易忽略這個靜態屬性，也不符合相關代碼應該放在一起的代碼組織原則。另外，新寫法是顯式聲明（declarative），而不是賦值處理，語義更好。 ## 私有方法和私有屬性 ### 現有的解決方案私有方法和私有屬性，是只能在類的內部訪問的方法和屬性，外部不能訪問。這是常見需求，有利于代碼的封裝，但 ES6 不提供，只能通過變通方法模擬實現。一種做法是在命名上加以區別。 ```javascript class Widget { // 公有方法 foo (baz) { this._bar(baz); } // 私有方法 _bar(baz) { return this.snaf = baz; } // ... } ``` 上面代碼中，`_bar()`方法前面的下劃線，表示這是一個只限于內部使用的私有方法。但是，這種命名是不保險的，在類的外部，還是可以調用到這個方法。另一種方法就是索性將私有方法移出類，因為類內部的所有方法都是對外可見的。 ```javascript class Widget { foo (baz) { bar.call(this, baz); } // ... } function bar(baz) { return this.snaf = baz; } ``` 上面代碼中，`foo`是公開方法，內部調用了`bar.call(this, baz)`。這使得`bar()`實際上成為了當前類的私有方法。還有一種方法是利用`Symbol`值的唯一性，將私有方法的名字命名為一個`Symbol`值。 ```javascript const bar = Symbol('bar'); const snaf = Symbol('snaf'); export default class myClass{ // 公有方法 foo(baz) { this[bar](baz); } // 私有方法 [bar](baz) { return this[snaf] = baz; } // ... }; ``` 上面代碼中，`bar`和`snaf`都是`Symbol`值，一般情況下無法獲取到它們，因此達到了私有方法和私有屬性的效果。但是也不是絕對不行，`Reflect.ownKeys()`依然可以拿到它們。 ```javascript const inst = new myClass(); Reflect.ownKeys(myClass.prototype) // [ 'constructor', 'foo', Symbol(bar) ] ``` 上面代碼中，Symbol 值的屬性名依然可以從類的外部拿到。 ### 私有屬性的提案目前，有一個[提案](https://github.com/tc39/proposal-private-methods)，為`class`加了私有屬性。方法是在屬性名之前，使用`#`表示。 ```javascript class IncreasingCounter { #count = 0; get value() { console.log('Getting the current value!'); return this.#count; } increment() { this.#count++; } } ``` 上面代碼中，`#count`就是私有屬性，只能在類的內部使用（`this.#count`）。如果在類的外部使用，就會報錯。 ```javascript const counter = new IncreasingCounter(); counter.#count // 報錯 counter.#count = 42 // 報錯 ``` 上面代碼在類的外部，讀取私有屬性，就會報錯。下面是另一個例子。 ```javascript class Point { #x; constructor(x = 0) { this.#x = +x; } get x() { return this.#x; } set x(value) { this.#x = +value; } } ``` 上面代碼中，`#x`就是私有屬性，在`Point`類之外是讀取不到這個屬性的。由于井號`#`是屬性名的一部分，使用時必須帶有`#`一起使用，所以`#x`和`x`是兩個不同的屬性。之所以要引入一個新的前綴`#`表示私有屬性，而沒有采用`private`關鍵字，是因為 JavaScript 是一門動態語言，沒有類型聲明，使用獨立的符號似乎是唯一的比較方便可靠的方法，能夠準確地區分一種屬性是否為私有屬性。另外，Ruby 語言使用`@`表示私有屬性，ES6 沒有用這個符號而使用`#`，是因為`@`已經被留給了 Decorator。這種寫法不僅可以寫私有屬性，還可以用來寫私有方法。 ```javascript class Foo { #a; #b; constructor(a, b) { this.#a = a; this.#b = b; } #sum() { return this.#a + this.#b; } printSum() { console.log(this.#sum()); } } ``` 上面代碼中，`#sum()`就是一個私有方法。另外，私有屬性也可以設置 getter 和 setter 方法。 ```javascript class Counter { #xValue = 0; constructor() { super(); // ... } get #x() { return #xValue; } set #x(value) { this.#xValue = value; } } ``` 上面代碼中，`#x`是一個私有屬性，它的讀寫都通過`get #x()`和`set #x()`來完成。私有屬性不限于從`this`引用，只要是在類的內部，實例也可以引用私有屬性。 ```javascript class Foo { #privateValue = 42; static getPrivateValue(foo) { return foo.#privateValue; } } Foo.getPrivateValue(new Foo()); // 42 ``` 上面代碼允許從實例`foo`上面引用私有屬性。私有屬性和私有方法前面，也可以加上`static`關鍵字，表示這是一個靜態的私有屬性或私有方法。 ```javascript class FakeMath { static PI = 22 / 7; static #totallyRandomNumber = 4; static #computeRandomNumber() { return FakeMath.#totallyRandomNumber; } static random() { console.log('I heard you like random numbers…') return FakeMath.#computeRandomNumber(); } } FakeMath.PI // 3.142857142857143 FakeMath.random() // I heard you like random numbers… // 4 FakeMath.#totallyRandomNumber // 報錯 FakeMath.#computeRandomNumber() // 報錯 ``` 上面代碼中，`#totallyRandomNumber`是私有屬性，`#computeRandomNumber()`是私有方法，只能在`FakeMath`這個類的內部調用，外部調用就會報錯。 ## new.target 屬性 `new`是從構造函數生成實例對象的命令。ES6 為`new`命令引入了一個`new.target`屬性，該屬性一般用在構造函數之中，返回`new`命令作用于的那個構造函數。如果構造函數不是通過`new`命令或`Reflect.construct()`調用的，`new.target`會返回`undefined`，因此這個屬性可以用來確定構造函數是怎么調用的。 ```javascript function Person(name) { if (new.target !== undefined) { this.name = name; } else { throw new Error('必須使用 new 命令生成實例'); } } // 另一種寫法 function Person(name) { if (new.target === Person) { this.name = name; } else { throw new Error('必須使用 new 命令生成實例'); } } var person = new Person('張三'); // 正確 var notAPerson = Person.call(person, '張三'); // 報錯 ``` 上面代碼確保構造函數只能通過`new`命令調用。 Class 內部調用`new.target`，返回當前 Class。 ```javascript class Rectangle { constructor(length, width) { console.log(new.target === Rectangle); this.length = length; this.width = width; } } var obj = new Rectangle(3, 4); // 輸出 true ``` 需要注意的是，子類繼承父類時，`new.target`會返回子類。 ```javascript class Rectangle { constructor(length, width) { console.log(new.target === Rectangle); // ... } } class Square extends Rectangle { constructor(length, width) { super(length, width); } } var obj = new Square(3); // 輸出 false ``` 上面代碼中，`new.target`會返回子類。利用這個特點，可以寫出不能獨立使用、必須繼承后才能使用的類。 ```javascript class Shape { constructor() { if (new.target === Shape) { throw new Error('本類不能實例化'); } } } class Rectangle extends Shape { constructor(length, width) { super(); // ... } } var x = new Shape(); // 報錯 var y = new Rectangle(3, 4); // 正確 ``` 上面代碼中，`Shape`類不能被實例化，只能用于繼承。注意，在函數外部，使用`new.target`會報錯。