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Vehicle的return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Vehicle的return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person1是person2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person，this.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。