javascript-面向对象编程(一)

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Johan Tian 发表于 2022/07/13 13:41:57 2022/07/13
【摘要】 面向对象编程 一、实例对象与new命令 1、对象是什么面向对象编程(Object Oriented Programming,缩写为 OOP)是目前主流的编程范式。它将真实世界各种复杂的关系,抽象为一个个对象,然后由对象之间的分工与合作,完成对真实世界的模拟。每一个对象都是功能中心,具有明确分工,可以完成接受信息、处理数据、发出信息等任务。对象可以复用,通过继承机制还可以定制。因此,面向对象...

面向对象编程

一、实例对象与new命令

1、对象是什么

面向对象编程(Object Oriented Programming,缩写为 OOP)是目前主流的编程范式。它将真实世界各种复杂的关系,抽象为一个个对象,然后由对象之间的分工与合作,完成对真实世界的模拟。

每一个对象都是功能中心,具有明确分工,可以完成接受信息、处理数据、发出信息等任务。对象可以复用,通过继承机制还可以定制。因此,面向对象编程具有灵活、代码可复用、高度模块化等特点,容易维护和开发,比起由一系列函数或指令组成的传统的过程式编程(procedural programming),更适合多人合作的大型软件项目

那么,“对象”(object)到底是什么?我们从两个层次来理解。

(1)对象是单个实物的抽象。

一本书、一辆汽车、一个人都可以是对象,一个数据库、一张网页、一个与远程服务器的连接也可以是对象。当实物被抽象成对象,实物之间的关系就变成了对象之间的关系,从而就可以模拟现实情况,针对对象进行编程。

(2)对象是一个容器,封装了属性(property)和方法(method)。

属性是对象的状态,方法是对象的行为(完成某种任务)。比如,我们可以把动物抽象为animal对象,使用“属性”记录具体是那一种动物,使用“方法”表示动物的某种行为(奔跑、捕猎、休息等等)。

var person = { // 对象
    name: '张三', // 属性
    interest: function(){ // 方法(行为)
        return this.name + '正在喝酒'
    }
}
person.interest() // 张三正在喝酒
// 真实世界: 有一个人,名字叫张三,他正在喝酒。
// 对象模拟: 一个人抽象为一个对象person,对象是一个容器,内部封装了属性name叫张三,他正在喝酒封装成方法interest

2、构造函数

面向对象编程的第一步,就是要生成对象。前面说过,对象是单个实物的抽象。通常需要一个模板,表示某一类实物的共同特征,然后对象根据这个模板生成。

典型的面向对象编程语言(比如 C++ 和 Java),都有“类”(class)这个概念。所谓“类”就是对象的模板,对象就是“类”的实例。但是,JavaScript 语言的对象体系,不是基于“类”的,而是基于构造函数(constructor)和原型链(prototype)

JavaScript 语言使用构造函数(constructor)作为对象的模板

所谓”构造函数”,就是专门用来生成实例对象的函数

它就是对象的模板,描述实例对象的基本结构。

一个构造函数,可以生成多个实例对象,这些实例对象都有相同的结构。

构造函数就是一个普通的函数,但是有自己的特征和用法。

var Vehicle = function () {
  this.price = 1000;
};

上面代码中,Vehicle就是构造函数。为了与普通函数区别,构造函数名字的第一个字母通常大写。

构造函数的特点有两个。

  • 函数体内部使用了this关键字,代表了所要生成的对象实例。
  • 生成对象的时候,必须使用new命令。

下面先介绍new命令。

3、new命令

基本用法

new命令的作用:执行构造函数,返回一个实例对象

var Vehicle = function () {
  this.price = 1000; // this指向实例对象v
};
var v = new Vehicle();  // new 执行一个构造函数,返回一个实例对象给v
v.price // 1000

上面代码通过new命令,让构造函数Vehicle生成一个实例对象,保存在变量v中。这个新生成的实例对象,从构造函数Vehicle得到了price属性。new命令执行时,构造函数内部的this,就代表了新生成的实例对象,this.price表示实例对象有一个price属性,值是1000。

使用new命令时,根据需要,构造函数也可以接受参数

var Vehicle = function (p) {
  this.price = p;
};
var v = new Vehicle(500); // new 命令时,构造函数可以接受参数

new命令本身就可以执行构造函数,所以后面的构造函数可以带括号,也可以不带括号。下面两行代码是等价的,但是为了表示这里是函数调用,推荐使用括号

// 推荐的写法
var v = new Vehicle();
// 不推荐的写法
var v = new Vehicle;

一个很自然的问题是,如果忘了使用new命令,直接调用构造函数会发生什么事?

这种情况下,构造函数就变成了普通函数,并不会生成实例对象。而且由于后面会说到的原因,this这时代表全局对象,将造成一些意想不到的结果。

var Vehicle = function (){
  this.price = 1000;
};
var v = Vehicle(); // 忘记使用new命令,构造函数变成普通函数,不会生成实例,函数内部this指向window
v // undefined   函数为普通函数且没有返回值,所有v为undefined
price // 1000  函数内部this指向window, price变成全局属性,等价于window.price

上面代码中,调用Vehicle构造函数时,忘了加上new命令。结果,变量v变成了undefined,而price属性变成了全局变量。因此,应该非常小心,避免不使用new命令、直接调用构造函数。

为了保证构造函数必须与new命令一起使用,一个解决办法是,构造函数内部使用严格模式,即第一行加上use strict。这样的话,一旦忘了使用new命令,直接调用构造函数就会报错。

function Fubar(foo, bar){
  'use strict';
  this._foo = foo; // 严格模式中this不能指向window对象,不加new调用this等于undefined,给undefined添加属性会报错
  this._bar = bar;
}
Fubar()
// TypeError: Cannot set property '_foo' of undefined

上面代码的Fubar为构造函数,use strict命令保证了该函数在严格模式下运行。由于严格模式中,函数内部的this不能指向全局对象,默认等于undefined,导致不加new调用会报错(JavaScript 不允许对undefined添加属性)。

另一个解决办法,构造函数内部判断是否使用new命令,如果发现没有使用,则直接返回一个实例对象。

function Fubar(foo, bar) {
  // instanceof运算符用于检测构造函数的prototype属性是否出现在某个实例对象的原型链(),返回布尔值。
  // 语法: <实例对象> instanceof <构造函数>
  if (!(this instanceof Fubar)) {  // 或 使用 (!new.target) 判断是否使用new命令
    return new Fubar(foo, bar);
  }
  this._foo = foo;
  this._bar = bar;
}
Fubar(1, 2)._foo // 1
(new Fubar(1, 2))._foo // 1

上面代码中的构造函数,不管加不加new命令,都会得到同样的结果。

new 命令的原理

使用new命令时,它后面的函数依次执行下面的步骤。

  1. 创建一个空对象,作为将要返回的实例对象。

  2. 将这个空对象的原型,指向构造函数的prototype属性。

  3. 将这个空对象赋值给函数内部的this关键字。

  4. 开始执行构造函数内部的代码。(代码中this指向空对象(实例对象))

  5. 返回实例对象(或自定义对象)

也就是说,构造函数内部,this指的是一个新生成的空对象,所有针对this的操作,都会发生在这个空对象上。构造函数之所以叫“构造函数”,就是说这个函数的目的,就是操作一个空对象(即this对象),将其“构造”为需要的样子。

如果构造函数内部有return语句,而且return后面跟着一个对象,new命令会返回return语句指定的对象;否则,就会不管return语句,返回this对象。

var Vehicle = function () {
  this.price = 1000;
  return 1000; // 1000 非对象,被忽略,返回的是this对象;如果是return {},则会返回{}
};
(new Vehicle()) === 1000
// false

上面代码中,构造函数Vehiclereturn语句返回一个数值。这时,new命令就会忽略这个return语句,返回“构造”后的this对象。

但是,如果return语句返回的是一个跟this无关的新对象,new命令会返回这个新对象,而不是this对象。这一点需要特别引起注意。

var Vehicle = function (){
  this.price = 1000;
  return { price: 2000 }; // return的是一个对象,会被返回出去。
};
(new Vehicle()).price
// 2000

上面代码中,构造函数Vehiclereturn语句,返回的是一个新对象。new命令会返回这个对象,而不是this对象。

另一方面,如果对普通函数(内部没有this关键字的函数)使用new命令,则会返回一个空对象。

function getMessage() { // 内部沒有this关键字,会返回一个空对象
  return 'this is a message';
}
var msg = new getMessage();
msg // {}
typeof msg // "object"

上面代码中,getMessage是一个普通函数,返回一个字符串。对它使用new命令,会得到一个空对象。这是因为**new命令总是返回一个对象,要么是实例对象,要么是return语句指定的对象**。本例中,return语句返回的是字符串,所以new命令就忽略了该语句。

new命令简化的内部流程,可以用下面的代码表示。

// 构造函数
function Person(name,age){
    this.name = name
    this.age = age
}
// 自定义_new
function _new() {
  // 将 arguments 对象转为数组
  var args = [].slice.call(arguments);
  // 取出构造函数
  var constructor = args.shift();
  // 创建一个空对象,继承构造函数的 prototype 属性
  var context = Object.create(constructor.prototype);
  // 执行构造函数
  var result = constructor.apply(context, args);
  // 如果返回结果是对象,就直接返回,否则返回 context 对象
  return (typeof result === 'object' && result != null) ? result : context;
}
// 自定义_new2
function _new2(/* 构造函数 */ constructor, /* 构造函数参数 */ params) {
  // 创建一个空对象,继承构造函数的 prototype 属性
  var context = Object.create(constructor.prototype);
  // 执行构造函数
  var result = constructor.apply(context, params);
  // 如果返回结果是对象,就直接返回,否则返回 context 对象
  return (typeof result === 'object' && result != null) ? result : context;
  // (当用户在构造函数内部自定义返回对象的话则使用该对象,否则返回context)
}
// 通过自定义_new 返回实例
var actor = _new(Person, '张三', 28);
actor.name // 张三
// 通过自定义_new2 返回实例
var actor2 = _new2(Person, ['李四', 29]);
actor2.name // 李四
// 通过new命令 返回实例
var actor3 = new Person('王五',30)
actor3.name // 王五

new.target 属性

构造函数内部可以使用new.target属性。如果当前函数是new命令调用,new.target指向当前函数,否则为undefined

function f() {
  console.log(new.target === f);
}
f() // false
new f() // true

使用这个属性,可以判断函数调用的时候,是否使用new命令

function f() {
  if (!new.target) {
    throw new Error('请使用 new 命令调用!');
  }
  // ...
}
f() // Uncaught Error: 请使用 new 命令调用!

上面代码中,构造函数f调用时,没有使用new命令,就抛出一个错误。

4、Object.create()创建实例对象

构造函数作为模板,可以生成实例对象。但是,有时拿不到构造函数,只能拿到一个现有的对象。我们希望以这个现有的对象作为模板,生成新的实例对象,这时就可以使用Object.create()方法。

// 这个例子没有构造函数,只有一个对象
var person1 = { // 这个对象用来生成实例对象,它被当成一个模板
  name: '张三',
  age: 38,
  greeting: function() {
    console.log('Hi! I\'m ' + this.name + '.');
  }
};
var person2 = Object.create(person1);
person2.name // 张三
person2.greeting() // Hi! I'm 张三.

上面代码中,对象person1person2的模板,后者继承了前者的属性和方法。
Object.create()的详细介绍,请看后面的相关章节。

二、this关键字

1、涵义

this关键字是一个非常重要的语法点。毫不夸张地说,不理解它的含义,大部分开发任务都无法完成。
前一章已经提到,this可以用在构造函数之中,表示实例对象。除此之外,this还可以用在别的场合。但不管是什么场合,this都有一个共同点:它总是返回一个对象
简单说,this就是属性或方法“当前”所在的对象

this.property // this代表property属性当前所在的对象

上面代码中,this就代表property属性当前所在的对象。
下面是一个实际的例子。

var person = {
  name: '张三',
  describe: function () {
    return '姓名:'+ this.name;
  }
};
person.describe()
// "姓名:张三"

上面代码中,this.name表示name属性所在的那个对象。由于this.name是在describe方法中调用,而describe方法所在的当前对象是person,因此this指向personthis.name就是person.name
由于对象的属性可以赋给另一个对象,所以属性所在的当前对象是可变的,即this的指向是可变的

var A = {
  name: '张三',
  describe: function () {
    return '姓名:'+ this.name;
  }
};
var B = {
  name: '李四'
};
B.describe = A.describe;
/* 此时B的值:
B={
	name: '李四',
    describe: function () {
        return '姓名:'+ this.name;
    }
}
*/
B.describe() // B内部的this指向B对象
// "姓名:李四"

上面代码中,A.describe属性被赋给B,于是B.describe就表示describe方法所在的当前对象是B,所以this.name就指向B.name
稍稍重构这个例子,this的动态指向就能看得更清楚。

function f() {
  return '姓名:'+ this.name;
}
var A = {
  name: '张三',
  describe: f
};
var B = {
  name: '李四',
  describe: f
};
A.describe() // "姓名:张三"
B.describe() // "姓名:李四"

上面代码中,函数f内部使用了this关键字,随着f所在的对象不同,this的指向也不同。
只要函数被赋给另一个变量,this的指向就会变。

var A = {
  name: '张三',
  describe: function () {
    return '姓名:'+ this.name;
  }
};
var name = '李四';
var f = A.describe;
f() // "姓名:李四" f函数中的this和name变量所在的对象都为window顶层对象

上面代码中,A.describe被赋值给变量f,内部的this就会指向f运行时所在的对象(本例是顶层对象)。
再看一个网页编程的例子。

<input type="text" name="age" size=3 onChange="validate(this, 18, 99);">
<script>
function validate(obj, lowval, hival){
  if ((obj.value < lowval) || (obj.value > hival))
    console.log('Invalid Value!');
}
</script>

上面代码是一个文本输入框,每当用户输入一个值,就会调用onChange回调函数,验证这个值是否在指定范围。浏览器会向回调函数传入当前对象,因此this就代表传入当前对象(即文本框),然后就可以从this.value上面读到用户的输入值。
总结一下,JavaScript 语言之中,一切皆对象,运行环境也是对象,所以函数都是在某个对象之中运行,this就是函数运行时所在的对象(环境)。这本来并不会让用户糊涂,但是 JavaScript 支持运行环境动态切换,也就是说,this的指向是动态的,没有办法事先确定到底指向哪个对象,这才是最让初学者感到困惑的地方。

2、实质

JavaScript 语言之所以有 this 的设计,跟内存里面的数据结构有关系。

var obj = { foo:  5 };

上面的代码将一个对象赋值给变量obj。JavaScript 引擎会先在内存里面,生成一个对象{ foo: 5 },然后把这个对象的内存地址赋值给变量obj。也就是说,变量obj是一个地址(reference)。后面如果要读取obj.foo,引擎先从obj拿到内存地址,然后再从该地址读出原始的对象,返回它的foo属性。
原始的对象以字典结构保存,每一个属性名都对应一个属性描述对象。举例来说,上面例子的foo属性,实际上是以下面的形式保存的。

{
  foo: {
    [[value]]: 5
    [[writable]]: true
    [[enumerable]]: true
    [[configurable]]: true
  }
}

注意,foo属性的值保存在属性描述对象的value属性里面。
这样的结构是很清晰的,问题在于属性的值可能是一个函数。

var obj = { foo: function () {} };

这时,引擎会将函数单独保存在内存中,然后再将函数的地址赋值给foo属性的value属性。

{
  foo: {
    [[value]]: 函数的地址
    ...
  }
}

由于函数是一个单独的值,所以它可以在不同的环境(上下文)执行。

var f = function () {};
var obj = { f: f };
// 单独执行
f()
// obj 环境执行
obj.f()

JavaScript 允许在函数体内部,引用当前环境的其他变量。

var f = function () {
  console.log(x);
};

上面代码中,函数体里面使用了变量x。该变量由运行环境提供。
现在问题就来了,由于函数可以在不同的运行环境执行,所以需要有一种机制,能够在函数体内部获得当前的运行环境(context)。所以,this就出现了,它的设计目的就是在函数体内部,指代函数当前的运行环境

var f = function () {
  console.log(this.x);
}

上面代码中,函数体里面的this.x就是指当前运行环境的x

var f = function () {
  console.log(this.x);
}
var x = 1;
var obj = {
  f: f,
  x: 2,
};
// 单独执行
f() // 1  f方法当前运行环境为window对象
// obj 环境执行
obj.f() // 2 f方法当前运行环境为obj对象

上面代码中,函数f在全局环境执行,this.x指向全局环境的x;在obj环境执行,this.x指向obj.x

3、使用场合

this主要有以下几个使用场合。

(1)全局环境

全局环境使用this,它指的就是顶层对象window

this === window // true
function f() {
  console.log(this === window);
}
f() // true

上面代码说明,不管是不是在函数内部,只要是在全局环境下运行,this就是指顶层对象window

(2)构造函数

构造函数中的this,指的是实例对象。

var Obj = function (p) {
  this.p = p; // this指向实例对象,在实例对象上定义属性p等于p值
};
var o = new Obj('Hello World!'); // 通过new构造函数来声明实例对象o
o.p // "Hello World!"

上面代码定义了一个构造函数Obj。由于this指向实例对象,所以在构造函数内部定义this.p,就相当于定义实例对象有一个p属性。

(3)对象的方法

如果对象的方法里面包含thisthis的指向就是方法运行时所在的对象。该方法赋值给另一个对象,就会改变this的指向。
但是,这条规则很不容易把握。请看下面的代码。

var obj ={
  foo: function () {
    console.log(this);
  }
};
obj.foo() // obj

上面代码中,obj.foo方法执行时,它内部的this指向obj
但是,下面这几种用法,都会改变this的指向。

// 情况一
(obj.foo = obj.foo)() // window
// 情况二
(false || obj.foo)() // window
// 情况三
(1, obj.foo)() // window
//obj.foo 是一个内存地址,它直接取出了 function () {console.log(this);} ,可以把obj.foo看做function () {console.log(this);}

上面代码中,obj.foo就是一个值。这个值真正调用的时候,运行环境已经不是obj了,而是全局环境,所以this不再指向obj
可以这样理解,JavaScript 引擎内部,objobj.foo储存在两个内存地址,称为地址一和地址二。obj.foo()这样调用时,是从地址一调用地址二,因此地址二的运行环境是地址一,this指向obj。但是,上面三种情况,都是直接取出地址二进行调用,这样的话,运行环境就是全局环境,因此this指向全局环境。上面三种情况等同于下面的代码。

//obj.foo 是一个内存地址,它直接取出了 function () {console.log(this);} ,可以把obj.foo看做function () {console.log(this);}
// 情况一
(obj.foo = function () {
  console.log(this);
})()
// 等同于
(function () {
  console.log(this);
})()
// 情况二
(false || function () {
  console.log(this);
})()
// 情况三
(1, function () {
  console.log(this);
})()

如果this所在的方法不在对象的第一层,这时this只是指向当前一层的对象,而不会继承更上面的层。

var a = {
  p: 'Hello',
  b: {
    m: function() {
      console.log(this.p);
    }
  }
};
a.b.m() // undefined

上面代码中,a.b.m方法在a对象的第二层,该方法内部的this不是指向a,而是指向a.b,因为实际执行的是下面的代码。

var b = {
  m: function() {
   console.log(this.p);
  }
};
var a = {
  p: 'Hello',
  b: b
};
(a.b).m() // 等同于 b.m()

如果要达到预期效果,只有写成下面这样。

var a = {
  b: {
    m: function() {
      console.log(this.p);
    },
    p: 'Hello'
  }
};

如果这时将嵌套对象内部的方法赋值给一个变量,this依然会指向全局对象。

var a = {
  b: {
    m: function() {
      console.log(this.p);
    },
    p: 'Hello'
  }
};
var hello = a.b.m; // 把方法的内存地址赋值给了hello
hello() // undefined  内部this指向window

上面代码中,m是多层对象内部的一个方法。为求简便,将其赋值给hello变量,结果调用时,this指向了顶层对象。为了避免这个问题,可以只将m所在的对象赋值给hello,这样调用时,this的指向就不会变。

var hello = a.b;
hello.m() // Hello   this指向不变

4、使用注意点

(1)避免多层 this

由于this的指向是不确定的,所以切勿在函数中包含多层的this

var o = {
  f1: function () {
    console.log(this); // this指向o对象
    var f2 = function () { // 方法会另起一个内存地址
      console.log(this); // this指向window对象
    }();
  }
}
o.f1()
// Object
// Window

上面代码包含两层this,结果运行后,第一层指向对象o,第二层指向全局对象,因为实际执行的是下面的代码。

var temp = function () {
  console.log(this);
};
var o = {
  f1: function () {
    console.log(this);
    var f2 = temp();
  }
}

一个解决方法是在第二层改用一个指向外层this的变量。

var o = {
  f1: function() {
    console.log(this);
    var that = this; // 使用变量保存this
    var f2 = function() {
      console.log(that);
    }();
  }
}
o.f1()
// Object
// Object

上面代码定义了变量that,固定指向外层的this,然后在内层使用that,就不会发生this指向的改变。
事实上,使用一个变量固定this的值,然后内层函数调用这个变量,是非常常见的做法,请务必掌握。
JavaScript 提供了严格模式,也可以硬性避免这种问题。严格模式下,如果函数内部的this指向顶层对象,就会报错。

var counter = {
  count: 0
};
counter.inc = function () {
  'use strict';
  this.count++
};
var f = counter.inc; // 这里直接取出方法的内存地址赋值给f,运行环境为window
f()
// TypeError: Cannot read property 'count' of undefined

上面代码中,inc方法通过'use strict'声明采用严格模式,这时内部的this一旦指向顶层对象,就会报错。

(2)避免数组处理方法中的 this

数组的mapforeach方法,允许提供一个函数作为参数。这个函数内部不应该使用this

var o = {
  v: 'hello',
  p: [ 'a1', 'a2' ],
  f: function f() {
    this.p.forEach(function (item) { // 这个方法的运行环境为window
      console.log(this.v + ' ' + item);
    });
  }
}
o.f()
// undefined a1
// undefined a2

上面代码中,foreach方法的回调函数中的this,其实是指向window对象,因此取不到o.v的值。原因跟上一段的多层this是一样的,就是内层的this不指向外部,而指向顶层对象。
解决这个问题的一种方法,就是前面提到的,使用中间变量固定this

var o = {
  v: 'hello',
  p: [ 'a1', 'a2' ],
  f: function f() {
    var that = this;
    this.p.forEach(function (item) {
      console.log(that.v+' '+item);
    });
  }
}
o.f()
// hello a1
// hello a2

另一种方法是将this当作foreach方法的第二个参数,固定它的运行环境。

var o = {
  v: 'hello',
  p: [ 'a1', 'a2' ],
  f: function f() {
    this.p.forEach(function (item) {
      console.log(this.v + ' ' + item);
    }, this);
  }
}
o.f()
// hello a1
// hello a2

ES6箭头函数

var o = {
  v: 'hello',
  p: [ 'a1', 'a2' ],
  f: function f() {
    this.p.forEach((item) => { // 箭头函数使this指向为o对象
      console.log(this.v+' '+item);
    });
  }
}
o.f()
// hello a1
// hello a2

(3)避免回调函数中的 this

回调函数中的this往往会改变指向,最好避免使用。

var o = new Object();
o.f = function () {
  console.log(this === o);
}
// jQuery 的写法
$('#button').on('click', o.f);

上面代码中,点击按钮以后,控制台会显示false。原因是此时this不再指向o对象,而是指向按钮的 DOM 对象,因为f方法是在按钮对象的环境中被调用的。这种细微的差别,很容易在编程中忽视,导致难以察觉的错误。
为了解决这个问题,可以采用下面的一些方法对this进行绑定,也就是使得this固定指向某个对象,减少不确定性。

5、绑定 this 的方法

this的动态切换,固然为 JavaScript 创造了巨大的灵活性,但也使得编程变得困难和模糊。有时,需要把this固定下来,避免出现意想不到的情况。JavaScript 提供了callapplybind这三个方法,来切换/固定this的指向。

Function.prototype.call()

函数实例的call方法,可以指定函数内部this的指向(即函数执行时所在的作用域),然后在所指定的作用域中,调用该函数。

var obj = {};
var f = function () {
  return this;
};
f() === window // true
f.call(obj) === obj // true 使函数内this指向obj,相当于把函数放入obj对象内运行。

上面代码中,全局环境运行函数f时,this指向全局环境(浏览器为window对象);call方法可以改变this的指向,指定this指向对象obj,然后在对象obj的作用域中运行函数f
call方法的参数,应该是一个对象。如果参数为空、nullundefined,则默认传入全局对象

var n = 123;
var obj = { n: 456 };
function a() {
  console.log(this.n);
}
// 参数为空、null、undefined时默认传入全局对象
a.call() // 123
a.call(null) // 123
a.call(undefined) // 123
a.call(window) // 123
a.call(obj) // 456

上面代码中,a函数中的this关键字,如果指向全局对象,返回结果为123。如果使用call方法将this关键字指向obj对象,返回结果为456。可以看到,如果call方法没有参数,或者参数为nullundefined,则等同于指向全局对象。
如果call方法的参数是一个原始值,那么这个原始值会自动转成对应的包装对象,然后传入call方法。

var f = function () {
  return this;
};
f.call(5)
// Number {[[PrimitiveValue]]: 5} // Number的实例对象

上面代码中,call的参数为5,不是对象,会被自动转成包装对象(Number的实例),绑定f内部的this
call方法还可以接受多个参数。

语法
func.call(thisValue, arg1, arg2, ...)
// 第一个参数thisValue为函数内this将要指向的对象
// 其余参数为传入函数的参数

call的第一个参数就是this所要指向的那个对象,后面的参数则是函数调用时所需的参数。

function add(a, b) {
  return a + b;
}
add.call(this, 1, 2) // 3

上面代码中,call方法指定函数add内部的this绑定当前环境(对象),并且参数为12,因此函数add运行后得到3

应用:调用对象的原生方法

call方法的一个应用是调用对象的原生方法。

var obj = {};
obj.hasOwnProperty('toString') // false 判断obj是否有toString属性,注意这里不是toString()方法
// 覆盖掉继承的 hasOwnProperty 方法
obj.hasOwnProperty = function () {
  return true;
};
obj.hasOwnProperty('toString') // true
Object.prototype.hasOwnProperty.call(obj, 'toString') // false

上面代码中,hasOwnPropertyobj对象继承的方法,如果这个方法一旦被覆盖,就不会得到正确结果。call方法可以解决这个问题,它将hasOwnProperty方法的原始定义放到obj对象上执行,这样无论obj上有没有同名方法,都不会影响结果。

var objArr = { // 类数组对象
    0:'a',
    1:'b',
    2:'c',
    length:3
}
var arr = Array.prototype.slice.call(objArr) // 执行数组的slice方法,并把obj指定为方法的this
// 或 arr = [].slice.call(obj)
arr // ['a','b','c']

上面代码中,objArr是一个类似数组的对象,使用call调用数组的slice方法,指定objArrslice方法内部的thisslice方法返回值赋给arr
另外来看看数组slice方法的内部实现原理

Array.prototype.slice=function(start,end){  //数组方法slice的底层内部实现
    var result = new Array(); //新数组
    var start = start || 0;
    var end = end || this.length; //this指向调用的对象,用了call之后,改变this的指向,指向传进来的对象
    for(var i=start; i<end; i++){
        result.push(this[i]);
    }
    return result;	//返回的为一个新的数组
}

Function.prototype.apply()

apply方法的作用与call方法类似,也是改变this指向,然后再调用该函数。唯一的区别就是,它接收一个数组作为函数执行时的参数,使用格式如下。

语法
func.apply(thisValue, [arg1, arg2, ...])
// 第一个参数thisValue为函数内this将要指向的对象
// 第二个参数为一个数组,数组每一项为传入函数的参数

apply方法的第一个参数也是this所要指向的那个对象,如果设为nullundefined,则等同于指定全局对象。第二个参数则是一个数组,该数组的所有成员依次作为参数,传入原函数。原函数的参数,在call方法中必须一个个添加,但是在apply方法中,必须以数组形式添加。

function f(x, y){
  console.log(x + y);
}
f.call(null, 1, 1) // 2
f.apply(null, [1, 1]) // 2

上面代码中,f函数本来接受两个参数,使用apply方法以后,就变成可以接受一个数组作为参数。
利用这一点,可以做一些有趣的应用。

应用:
(1)获取数组最大/最小元素

JavaScript 不提供找出数组最大元素的函数。结合使用apply方法和Math.max/Math.min方法,就可以返回数组的最大/最小元素。
利用第二个参数为数组的特点

// 获取最大值
var a = [10, 2, 4, 15, 9];
Math.max.apply(null, a) // 15
//Math.max方法获取最大值
//Math.max(10, 2, 4, 15, 9) // 15
// 获取最小值
var a = [10, 2, 4, 15, 9];
Math.min.apply(null, a) // 15    null等于绑定全局对象
(2)将数组的空元素变为undefined

通过apply方法,利用Array构造函数将数组的空元素变成undefined

Array.apply(null, ['a', ,'b'])
// [ 'a', undefined, 'b' ]

空元素与undefined的差别在于,数组的forEach方法会跳过空元素,但是不会跳过undefined。因此,遍历内部元素的时候,会得到不同的结果。

var a = ['a', , 'b'];
function print(i) {
  console.log(i);
}
a.forEach(print)
// a
// b
Array.apply(null, a).forEach(print)
// a
// undefined
// b
(3)转换类似数组的对象

另外,利用数组对象的slice方法,可以将一个类似数组的对象(比如arguments对象)转为真正的数组。
和使用call方法的效果一样。

Array.prototype.slice.apply({0: 1, length: 1}) // [1]
Array.prototype.slice.apply({0: 1}) // []
Array.prototype.slice.apply({0: 1, length: 2}) // [1, undefined]
Array.prototype.slice.apply({length: 1}) // [undefined]

上面代码的apply方法的参数都是对象,但是返回结果都是数组,这就起到了将对象转成数组的目的。从上面代码可以看到,这个方法起作用的前提是,被处理的对象必须有length属性,以及相对应的数字键。

(4)绑定回调函数的对象

前面的按钮点击事件的例子,可以改写如下。

var o = new Object();
o.f = function () {
  console.log(this === o);// true  ,如未改变this指向,this将指向 DOM 对象
}
var f = function (){
  o.f.apply(o);
  // 或者 o.f.call(o);
};
// jQuery 的写法
$('#button').on('click', f);

上面代码中,点击按钮以后,控制台将会显示true。由于apply方法(或者call方法)不仅绑定函数执行时所在的对象,还会立即执行函数,因此不得不把绑定语句写在一个函数体内。更简洁的写法是采用下面介绍的bind方法。

Function.prototype.bind()

bind方法用于将函数体内的this绑定到某个对象,然后返回一个新函数,bind方法并非立即执行一个函数。

语法
func.bind(thisValue, arg1, arg2, ...)()
// 第一个参数thisValue为函数内this将要指向的对象
// 其余参数为传入函数的参数
// bind方法返回一个新函数,并非立即执行,如需执行要在后面加个括号
var d = new Date();
d.getTime() // 1481869925657
var print = d.getTime;
print() // Uncaught TypeError: this is not a Date object.

上面代码中,我们将d.getTime方法赋给变量print,然后调用print就报错了。这是因为getTime方法内部的this,绑定Date对象的实例,赋给变量print以后,内部的this已经不指向Date对象的实例了。
bind方法可以解决这个问题。

var print = d.getTime.bind(d);
print() // 1481869925657

上面代码中,bind方法将getTime方法内部的this绑定到d对象,这时就可以安全地将这个方法赋值给其他变量了。
bind方法的参数就是所要绑定this的对象,下面是一个更清晰的例子。

var counter = {
  count: 0,
  inc: function () {
    this.count++;
  }
};
var func = counter.inc.bind(counter);
func();
counter.count // 1

上面代码中,counter.inc方法被赋值给变量func。这时必须用bind方法将inc内部的this,绑定到counter,否则就会出错。
this绑定到其他对象也是可以的。

var counter = {
  count: 0,
  inc: function () {
    this.count++;
  }
};
var obj = {
  count: 100
};
var func = counter.inc.bind(obj);
func();
obj.count // 101

上面代码中,bind方法将inc方法内部的this,绑定到obj对象。结果调用func函数以后,递增的就是obj内部的count属性。
bind还可以接受更多的参数,将这些参数绑定原函数的参数。

var add = function (x, y) {
  return x * this.m + y * this.n;
}
var obj = {
  m: 2,
  n: 2
};
var newAdd = add.bind(obj, 5); // 第二个参数为add内的x
newAdd(5) // 20 传入的参数为add内的y

上面代码中,bind方法除了绑定this对象,还将add函数的第一个参数x绑定成5,然后返回一个新函数newAdd,这个函数只要再接受一个参数y就能运行了。
如果bind方法的第一个参数是nullundefined,等于将this绑定到全局对象,函数运行时this指向顶层对象(浏览器为window)。

function add(x, y) {
  return x + y;
}
var plus5 = add.bind(null, 5);
plus5(10) // 15  传入的参数为add内的y

上面代码中,函数add内部并没有this,使用bind方法的主要目的是绑定参数x,以后每次运行新函数plus5,就只需要提供另一个参数y就够了。而且因为add内部没有this,所以bind的第一个参数是null,不过这里如果是其他对象,也没有影响。

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