JS学习系列9-实例对象与new命令、this关键字

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前言

本系列是之前的学习积累,主要针对JS教程入门时进行学习的记录整理。使用到的参考资料有菜鸟教程、阮一峰JS入门教程系列、网道等多个网站。内容主要基于 ECMAScript 5.1 版本,这是学习 JavaScript 语法的基础。

实例对象与 new 命令

1. 对象

(1)对象是单个实物的抽象。

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

2. 构造函数

面向对象编程的第一步,就是要生成对象。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。

“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。

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

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。

new命令

new命令的作用,就是执行构造函数,返回一个实例对象。

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

var v = new Vehicle();
v.price // 1000

如果忘了使用new命令,直接调用构造函数会发生什么事?

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

var v = Vehicle();
v // undefined
price // 1000

构造函数就变成了普通函数,并不会生成实例对象。

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。

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) {
  if (!(this instanceof Fubar)) {
    return new Fubar(foo, bar);
  }

  this._foo = foo;
  this._bar = bar;
}

Fubar(1, 2)._foo // 1
(new Fubar(1, 2))._foo // 1

3. new 命令的原理(小黑板敲敲敲)

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,作为将要返回的对象实例。
  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。

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。
  • 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。

new命令简化的内部流程,可以用下面的代码表示。

function _new(/* 构造函数 */ constructor, /* 构造函数参数 */ params) {
  // 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;
}

// 实例
var actor = _new(Person, '张三', 28);

new.target

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

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

var person1 = {
  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.

this关键字

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

this就是属性或方法“当前”所在的对象

举个例子:

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

person.describe()
// "姓名:张三"

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 name = '李四';
var f = A.describe;
f() // "姓名:李四"

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: 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()

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);
}

var x = 1;
var obj = {
  f: f,
  x: 2,
};

// 单独执行
f() // 1

// obj 环境执行
obj.f() // 2

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

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;
};

3. 对象的方法

如果对象的方法里面包含this,this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。

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

obj.foo() // obj
// 情况一
(obj.foo = obj.foo)() // window
// 情况二
(false || obj.foo)() // window
// 情况三
(1, obj.foo)() // window

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

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 hello = a.b.m;
hello() // undefined

var hello = a.b;
hello.m() // Hello

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。

2. 避免数组处理方法中的 this

数组的map和foreach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) {
      console.log(this.v + ' ' + item);
    });
  }
}

o.f()
// undefined a1
// undefined a2

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,是使用中间变量固定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

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);

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

绑定this的方法

JavaScript 提供了call、apply、bind这三个方法,来切换/固定this的指向。

1. Function.prototype.call()

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

call方法的参数,应该是一个对象。如果参数为空、null和undefined,则默认传入全局对象。

var n = 123;
var obj = { n: 456 };

function a() {
  console.log(this.n);
}

a.call() // 123
a.call(null) // 123
a.call(undefined) // 123
a.call(window) // 123
a.call(obj) // 456

call方法还可以接受多个参数。

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

call方法的一个应用是调用对象的原生方法

var obj = {};
obj.hasOwnProperty('toString') // false

// 故意覆盖掉继承的 hasOwnProperty 方法
obj.hasOwnProperty = function () {
  return true;
};
obj.hasOwnProperty('toString') // true

Object.prototype.hasOwnProperty.call(obj, 'toString') // false

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。

2. 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(call接受的是对象)

func.apply(thisValue, [arg1, arg2, ...])

function f(x, y){
  console.log(x + y);
}

f.call(null, 1, 1) // 2
f.apply(null, [1, 1]) // 2

应用1:找出数组最大元素

var a = [10, 2, 4, 15, 9];
Math.max.apply(null, a) // 15

应用2:将数组的空元素变为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。

应用3:转换类似数组的对象

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]

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。

应用4:绑定回调函数的对象

var o = new Object();

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

var f = function (){
  o.f.apply(o);
  // 或者 o.f.call(o);
};

// jQuery 的写法
$('#button').on('click', f);

3. 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。

var d = new Date();
d.getTime() // 1481869925657

var print = d.getTime;
print() // Uncaught TypeError: this is not a Date object.

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

bind方法的参数就是所要绑定this的对象

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

var func = counter.inc.bind(counter);
func();
counter.count // 1

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

bind()还可以接受更多的参数,将这些参数绑定原函数的参数

如果bind()方法的第一个参数是null或undefined,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)。

bind()方法注意点:

1.每一次返回一个新函数

bind()方法每运行一次,就返回一个新函数,这会产生一些问题。比如,监听事件的时候,不能写成下面这样。

element.addEventListener('click', o.m.bind(o));

click事件绑定bind()方法生成的一个匿名函数。这样会导致无法取消绑定

element.removeEventListener('click', o.m.bind(o));//无效 因为匿名函数无法传入

正确的方法:

var listener = o.m.bind(o);
element.addEventListener('click', listener);
//  ...
element.removeEventListener('click', listener);

2. 结合回调函数使用

将包含this的方法直接当作回调函数。解决方法就是使用bind()方法,将counter.inc()绑定counter。

var counter = {
  count: 0,
  inc: function () {
    'use strict';
    this.count++;
  }
};

function callIt(callback) {
  callback();
}

callIt(counter.inc.bind(counter));
counter.count // 1

callIt()方法会调用回调函数。这时如果直接把counter.inc传入,调用时counter.inc()内部的this就会指向全局对象。使用bind()方法将counter.inc绑定counter以后,就不会有这个问题,this总是指向counter。

3. 函数内部的this使用

某些数组方法可以接受一个函数当作参数。这些函数内部的this指向,很可能也会出错。

var obj = {
  name: '张三',
  times: [1, 2, 3],
  print: function () {
    this.times.forEach(function (n) {
      console.log(this.name);
    });
  }
};

obj.print()
// 没有任何输出

obj.print内部this.times的this是指向obj的,这个没有问题。但是,forEach()方法的回调函数内部的this.name却是指向全局对象。

解决方法

obj.print = function () {
  this.times.forEach(function (n) {
    console.log(this.name);
  }.bind(this));
};

obj.print()
// 张三
// 张三
// 张三

4. 结合call()方法使用

利用bind()方法,可以改写一些 JavaScript 原生方法的使用形式,以数组的slice()方法为例。

[1, 2, 3].slice(0, 1) // [1]
// 等同于
Array.prototype.slice.call([1, 2, 3], 0, 1) // [1]

call()方法实质上是调用Function.prototype.call()方法,因此上面的表达式可以用bind()方法改写

var slice = Function.prototype.call.bind(Array.prototype.slice);
slice([1, 2, 3], 0, 1) // [1]

将Array.prototype.slice变成Function.prototype.call方法所在的对象,调用时就变成了Array.prototype.slice.call

再举一个改写数组其他方法的例子:

var push = Function.prototype.call.bind(Array.prototype.push);
var pop = Function.prototype.call.bind(Array.prototype.pop);

var a = [1 ,2 ,3];
push(a, 4)
a // [1, 2, 3, 4]

pop(a)
a // [1, 2, 3]