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前言
本篇文章是面向对象一篇的先导课。之所以需要这样一篇文章,是因为很多人对对象理解存在偏差,导致无法正确理解面向对象。
什么是对象?
对象并不是计算机领域凭空造出来的概念,它是顺着人类思维模式产生的一种抽象。那么,人类思维模式下,对象究竟是什么。
对象这一概念在人类的幼儿期形成,这远远早于我们编程逻辑中常用的值、过程等概念。
在幼年期,我们总是先认识到某一个苹果能吃(这里的某一个苹果就是一个对象),继而认识到所有的苹果都可以吃(这里的所有苹果,就是一个类),再到后来我们才能意识到三个苹果和三个梨之间的联系,进而产生数字“3”(值)的概念。
在《面向对象分析与设计》这本书中,Grady Booch替我们做了总结,他认为,从人类的认知角度来说,对象应该是下列事物之一:
- 一个可以触摸或者可以看见的东西;
- 人的智力可以理解的东西;
- 可以指导思考或行动(进行想象或施加动作)的东西。
编程语言中的对象
有了对象的自然定义后,我们就可以描述编程语言中的对象了。
在不同的编程语言中,设计者也利用各种不同的语言特性来抽象描述对象,最为成功的流派是使用“类”的方式来描述对象,这诞生了诸如 C++、Java等流行的编程语言。
而 JS 早年却选择了一个相对冷门的方式:原型。这也是 JS 不合群的原因之一。
然而很不幸,因为一些公司政治原因,JS推出之时受管理层之命被要求模仿Java,所以,JS创始人Brendan Eich在“原型运行时”的基础上引入了new、this等语言特性,使之“看起来更像Java”。
在 ES6 出现之前,大量的 JS 程序员试图在原型体系的基础上,把 JS 变得更像是基于类的编程,进而产生了很多所谓的“框架”,比如PrototypeJS、Dojo。
事实上,它们成为了某种 JS 的古怪方言,甚至产生了一系列互不相容的社群,显然这样做的收益是远远小于损失的。
幸运的是,ES6的出现,从语言层面帮我们解决了很多问题。但当下,我们还是要追本溯源,去弄清楚 JS 对象到底是怎么回事,这样有利于我们后续的学习!
首先我们来了解一下 JS 是如何设计对象模型的。
JS对象
基本特征
不论使用什么样的编程语言,我们都应该先理解对象的本质特征。
总结来看,对象有如下几个特点。
- 对象具有唯一标识性:即使完全相同的两个对象,也并非同一个对象。
- 对象有状态:对象具有状态,同一对象可能处于不同状态之下。
- 对象具有行为:即对象的状态,可能因为它的行为产生变迁。
我们先来看第一个特征,对象具有唯一标识性。一般而言,各种语言的对象唯一标识性都是用内存地址来体现的, 对象具有唯一标识的内存地址,所以具有唯一的标识。所以,JS 程序员都知道,任何不同的 JS 对象其实是互不相等的。
关于对象的第二个和第三个特征“状态和行为”,不同语言会使用不同的术语来抽象描述它们,比如C++中称它们为“成员变量”和“成员函数”,Java中则称它们为“属性”和“方法”。
考虑到 JS 中将函数设计成一种特殊对象,所以 JS 中的行为和状态都能用属性来抽象。
下面这段代码其实就展示了普通属性和函数作为属性的一个例子,其中o是对象,d是一个属性,而函数f也是一个属性,尽管写法不太相同,但是对JS来说,d和f就是两个普通属性。
var o = {
d: 1,
f () {
console.log (this.d);
},
};
所以,总结一句话来看,在JS中,对象的状态和行为其实都被抽象为了属性。
独有特征
在实现了对象基本特征的基础上, JS 中对象独有的特色是:对象具有高度的动态性,这是因为 JS 赋予了使用者在运行时为对象添改状态和行为的能力。
举个例子:
var o = { a: 1 };
o.b = 2;
console.log(o.a, o.b); //1 2
JS 允许运行时向对象添加属性。上面这段代码就展示了运行时如何向一个对象添加属性,先定义了一个对象o,定义完成之后,再添加它的属性b,这样操作是完全没问题的。
JS对象的属性
为了提高抽象能力,JS 的属性被设计成比别的语言更加复杂的形式,它提供了数据属性和访问器属性两类。
对 JS 来说,属性并非只是简单的名称和值,JS 用一组特征(attribute)来描述属性(property)。
先来说第一类属性,数据属性。
它比较接近于其它语言的属性概念。数据属性具有四个特征。
- value:就是属性的值。
- writable:决定属性能否被赋值。
- enumerable:决定for in能否枚举该属性。
- configurable:决定该属性能否被删除或者改变特征值。
在大多数情况下,我们只关心数据属性的值即可。
第二类属性是访问器(getter/setter)属性
它也有四个特征:
- getter:函数或undefined,在取属性值时被调用。
- setter:函数或undefined,在设置属性值时被调用。
- enumerable:决定for in能否枚举该属性。
- configurable:决定该属性能否被删除或者改变特征值。
访问器属性使得属性在读和写时执行代码,它允许使用者在写和读属性时,得到完全不同的值,它可以视为一种函数的语法糖。
我们通常用于定义属性的代码会产生数据属性,其中的writable、enumerable、configurable都默认为true。我们可以使用内置函数 Object.getOwnPropertyDescripter来查看,如以下代码所示:
var o = { a: 1 };
o.b = 2;
//a和b皆为数据属性
Object.getOwnPropertyDescriptor(o,"a") // {value: 1, writable: true, enumerable: true, configurable: true}
Object.getOwnPropertyDescriptor(o,"b") // {value: 2, writable: true, enumerable: true, configurable: true}
如果我们要想改变属性的特征,或者定义访问器属性,我们可以使用 Object.defineProperty,示例如下:
var o = { a: 1 };
Object.defineProperty(o, "b", {value: 2, writable: false, enumerable: false, configurable: true});
//a和b都是数据属性,但特征值变化了
Object.getOwnPropertyDescriptor(o,"a"); // {value: 1, writable: true, enumerable: true, configurable: true}
Object.getOwnPropertyDescriptor(o,"b"); // {value: 2, writable: false, enumerable: false, configurable: true}
o.b = 3;
console.log(o.b); // 2
在创建对象时,也可以使用 get 和 set 关键字来创建访问器属性,代码如下所示:
var o = { get a() { return 1 } };
console.log(o.a); // 1
访问器属性跟数据属性不同,每次访问属性都会执行getter或者setter函数。这里我们的getter函数返回了1,所以o.a每次都得到1。
这样,我们就理解了,实际上JS 对象的运行时是一个“属性的集合”,属性以字符串或者Symbol为key,以数据属性特征值或者访问器属性特征值为value。
对象是一个属性的索引结构(索引结构是一类常见的数据结构,我们可以把它理解为一个能够以比较快的速度用key来查找value的字典)。
var o = { a: 1 };
对于上面定义的对象o,属性a完整的描述应该是:“a”是key,{writable:true,value:1,configurable:true,enumerable:true}是value。
我们在前面的类型课程中,已经介绍了Symbol类型,能够以Symbol为属性名,这是 JS 对象的一个特色。
相信你也听说过类似的说法,诸如“JS不是面向对象”。这是由于 JS 的对象设计跟目前主流基于类的面向对象差异非常大。
可事实上,这样的对象系统设计虽然特别,但是 JS 提供了完全运行时的对象系统,这使得它可以模仿多数面向对象编程范式,所以它也是正统的面向对象语言。
况且,JS 语言标准也已经明确说明,JS 是一门面向对象的语言,这跟 JS 的高度动态性的对象系统是分不开的。
总之,我们应该在理解 JS 设计思想的基础上充分挖掘它的能力,而不是机械地模仿其它语言。
结语
要想理解 JS 对象,必须清空我们脑子里“基于类的面向对象”相关的知识,回到人类对对象的朴素认知和面向对象的语言无关基础理论,我们就能够理解 JS 面向对象设计的思路。
在这篇文章中,我们从对象的基本理论出发,理清了关于对象的一些基本概念,分析了 JS 对象的设计思路。接下来又从运行时的角度,介绍了 JS 对象的具体设计:具有高度动态性的属性集合。