深入解析JavaScript中的Class类

发表时间: 2023-09-08 11:01

ECMAScript 6 提供了更接近传统语言的写法,新引入的class关键字具有正式定义类的能力。类(class)是ECMAScript中新的基础性语法糖结构,虽然ECMAScript 6类表面上看起来可以支持正式的面向对象编程,但实际上它背后使用的仍然是原型和构造函数的概念,让对象原型的写法更加清晰、更像面向对象编程的语法。

一、类的定义

定义类也有两种主要方式:类声明和类表达式。这两种方式都使用class关键字加大括号:

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// 类声明 class Person {} // 类表达式 const TestPerson = class {}

注意:函数声明类声明之间的一个重要区别在于,函数声明会提升,类声明不会。需要先声明类,然后再访问它,否则就会出现ReferenceError,如:

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const test = new Person(); // ReferenceError: Person is not defined class Person {}

另一个跟函数声明不同的地方是,函数受函数作用域限制,而类受块作用域限制:

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{ function FunctionDeclaration () {} class ClassDeclaration {} // 使用var 声明 var VarClass = class {} // 使用let/const 声明 let LetClass = class {} } console.log(FunctionDeclaration) // FunctionDeclaration () {} console.log(ClassDeclaration) // ReferenceError: ClassDeclaration is not defined console.log(VarClass) // class {} console.log(LetClass) // ReferenceError: letClass is not defined

class 类完全可以看成构造函数的另一种写法,这种写法可以让对象的原型属性和函数更加清晰。

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class Person {} console.log(typeof Person) // function console.log(Person === Person.prototype.constructor) // true

上面代码表明,类的数据类型就是函数,类本身就指向构造函数。

二、类构造函数

constructor 方法是一个特殊的方法,这种方法用于创建和初始化一个由class创建的对象。通过 new 关键字生成对象实例时,自动会调用该方法。一个类只能拥有一个名为constructor构造函数,不能出现多个,如果定义了多个constructor构造函数,则将抛出 一个SyntaxError错误。如果没有定义constructor构造函数,class 会默认添加一个空的constructor构造函数。

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class Person {} // 等于 class Person { constructor () {} }

使用new操作符实例化Person的操作等于使用new调用其构造函数。唯一可感知的不同之处就是,JavaScript解释器知道使用new和类意味着应该使用constructor函数进行实例化。

类必须使用new调用,否则会报错。这是它跟普通构造函数的一个主要区别,后者不用new也可以执行。

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class Person {} Person() // TypeError: Class constructor Test1 cannot be invoked without 'new'

使用new调用类的构造函数会执行如下操作。

  1. 在内存中创建一个新对象;
  2. 这个新对象内部的[[Prototype]]指针被赋值为构造函数的prototype属性;
  3. 构造函数内部的this被赋值为这个新对象(即this指向新对象);
  4. 执行构造函数内部的代码(给新对象添加属性);
  5. 如果构造函数返回非空对象,则返回该对象;否则,返回刚创建的新对象;

一起来看看下面例子:

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class Person {} class Test1 { constructor () { console.log('Test1 初始化') } } class Test2 { constructor () { this.test = '通过初始化构造函数设置值' } } // 构造函数返回指定对象 const dataObj = { n: '自定义实例对象' } class Test3 { constructor () { this.test = '通过初始化构造函数设置值' return dataObj } } const a = new Person(); const b = new Test1(); // Test1 初始化 const c = new Test2(); console.log(c.test) // 通过初始化构造函数设置值 const d = new Test3(); d instanceof Test3; // false console.log(d) // { n: '自定义实例对象' }

类实例化时传入的参数会用作构造函数的参数。如果不需要参数,则类名后面的括号也是可选的:

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class Person { constructor (...args) { console.log(args.length) } } class Test1 { constructor (test) { console.log(arguments.length) this.test = test || '默认值' } } // 不传值 可以省略() const a = new Person // 0 const b = new Person('1', '2') // 2 const c = new Test1() // 0 console.log(c.test) // 默认值 const d = new Test1('传入值') // 1 console.log(d.test) // 传入值 const d = new Test1('1', '2', '3') // 3 console.log(d.test) // 1

与立即调用函数表达式相似,类也可以立即实例化:

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const a = new class Person { constructor (text) { this.text = text console.log(text) } }('立即实例化类'); // 立即实例化类 console.log(a); // Person

三、类的实例 、原型及类成员

类的语法可以非常方便地定义应该存在于实例上的成员、应该存在于原型上的成员,以及应该存在于类本身的成员。

实例的属性除非显式定义在其本身(即定义在this对象上),否则都是定义在原型上。

每个实例都对应一个唯一的成员对象,这意味着所有成员都不会在原型上共享:

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class Person { constructor (x, y) { this.text = new Number(1); this.x = x this.y = y this.getText = () => {console.log(this.text)} } toString () { console.log(`${this.x}, ${this.y}`) } } const test1 = new Person('x', 'y'), test2 = new Person('x2', 'y2'); console.log(test1.getText()) // Number JavaScript console.log(test2.getText()) // Number JavaScript console.log(test1.x, test1.y) // x y console.log(test2.x, test2.y) // x2 y2 // console.log(test1.text === test2.text) // false // console.log(test1.getText === test2.getText) // false test1.text = '测试' console.log(test1.getText()) // 测试 console.log(test2.getText()) // Number JavaScript test1.toString() // x, y test2.toString() // x2, y2 test1.hasOwnProperty('x'); // true test1.hasOwnProperty('y'); // true test1.hasOwnProperty('getText'); // true test1.hasOwnProperty('toString'); // false
test1.__proto__.hasOwnProperty('toString'); // true // 类的实例共享同一个原型对象 console.log(test1.__proto__ === test2.__proto__) // true // 也可以使用ES6提供的 Object.getPrototypeOf 来获取prototype const test1Prototype = Object.getPrototypeOf(test1) test1Prototype.myName = '共享字段' // test2 中也是能获取到 console.log(test2.myName) // 共享字段

x、y、text和getText都是实例对象test1自身的属性,所以hasOwnProperty()方法返回true,而toString()是原型对象的属性(因为定义在Person类),所以hasOwnProperty()方法返回false,这些都与 ES5 的行为保持一致。

类的所有实例共享同一个原型对象。这也意味着,可以通过实例的__proto__属性或Object.getPrototypeOf方法获取原型为“类”添加方法,这将会出现共享情况,必须相当谨慎,不推荐使用,因为这会改变“类”的原始定义,影响到所有实例。

类方法等同于对象属性,因此可以使用字符串、符号或计算的值作为键:

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const symbolKey = Symbol('test') class Person { stringKey () { console.log('stringKey') } [symbolKey] () { console.log('symbolKey') } ['calculation' + '1'] () { console.log('calculation') } } const a = new Person(); a.stringKey() // stringKey a[symbolKey]() // symbolKey a.calculation1() // calculation

getter 与 setter

在 class 内部可以使用 get 与 set 关键字,对某个属性设置存值函数和取值函数,拦截该属性的存取行为。

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class Person { constructor (test) { this.test = test || '默认值' } get prop () { return this.test } set prop (value) { console.log(`setter prop value: ${value}`) this.test = value } } const p = new Person('1') p.prop // 1 p.prop = '2' // setter prop value: 2 p.prop // 2

set函数和get函数是设置在属性的 Descriptor 对象上的,可以通过
Object.getOwnPrototyDescriptor 来获取指定属性的指定描述对象。

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const descriptor = Object.getOwnPropertyDescriptor(Person.prototype, 'prop') 'get' in descriptor // true 'set' in descriptor // true

Generator 方法

如果某个方法之前加上星号(*),就表示该方法是一个 Generator 函数:

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class Person { constructor(...args) { this.args = args; } * generatorFun () { for (let arg of this.args) { yield arg; } } } const a = new Person(1,2,3,4); const generatorNext = a.generatorFun().next generatorNext() // {value: 1, done: false} generatorNext() // {value: 2, done: false} generatorNext() // {value: 3, done: false} generatorNext() // {value: 4, done: false} generatorNext() // {value: undefined, done: true}

this 指向

类的方法内部如果含有this,它默认指向类的实例。但是某些情况是指向当前执行环境;

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class Person { constructor () { this.text = '1' } getText () { console.log(this.text) } } const a = new Person() a.getText() // 1 const {getText} = a // this 指向为undefined class 默认严格模式 getText() // TypeError: Cannot read properties of undefined (reading 'text')

上面找不到 this 问题,this会指向该方法运行时所在的环境,因为 class 内部是严格模式,所以 this 实际指向的是undefined。有两个方法解决当前问题:

第一、构造方法中绑定this:

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class Person { constructor() { this.text = '1' this.getText = this.getText.bind(this) } getText () { console.log(this.text) } }

第二、使用箭头函数:

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class Person { constructor() { this.text = '1' } getText = () => { console.log(this.text) } }

箭头函数内部的 this总是指向定义时所在的对象。

第三、使用proxy 在获取方法的时候自动绑定this:

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function classProxy (target) { const map = new Map() // 读取拦截配置, 只需要配置 get const hanlder = { get(target, key) { const val = Reflect.get(target, key) // 要获取的是函数执行, 如果不是函数就直接返回 val if (typeof val !== 'function') return val if (!map.has(val)) { // 使用 bind改变运行函数的 this为拦截的实例对象 map.set(val, val.bind(target)) } return map.get(val) } } const proxy = new Proxy(target, hanlder) return proxy } class Person { constructor (text) { this.text = text } getText () { console.log(this.text) return this.text } } const person = classProxy(new Person('test')) const { getText } = person getText() // test

四、静态方法、静态属性及静态代码块

静态方法、静态属性及静态代码块(
proposal-class-static-block)都是使用 static关键字定义的属性、方法或块只能 class 自己用,不能通过实例继承。

静态方法中的this 指向的是 当前类,而不是指向实例对象。静态属性是当前类自身的属性。

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class Person { static staticProp = 'Person静态属性' constructor () { // 通过 类名 获取 console.log(`output: ${Person.staticProp}`) // 也可以通过 构造函数的属性
this.constructor.staticFun1() } static staticFun1 () { this.staticFun2() console.log(`output: 静态方法staticFun1,获取Person静态属性 ==> ${Person.staticProp}`) } static staticFun2 () { console.log(`output: 静态方法staticFun2,获取静态属性 ==> ${this.staticProp}`) } } Person.staticProp // 静态属性 Person.staticFun1() // output: 静态方法staticFun2,获取静态属性 Person静态属性 // output: 静态方法staticFun1,获取Person静态属性 ==> Person静态属性 const a = new Person() // output: Person静态属性 a.staticProp // undefined a.staticFun1 // undefined a.staticFun2 // undefined // 通过其原型构造函数还是能获取到 这些静态属性及方法 不推荐使用 //
a.__proto__.constructor.staticProp //
a.__proto__.constructor.staticFun1()

静态代码块:

是在 Class 内创建了一个块状作用域,这个作用域内拥有访问 Class 内部私有变量的特权,在这个代码块内部,可以通过 this 访问 Class 所有成员变量,包括 # 私有变量,且这个块状作用域仅在引擎调用时初始化执行一次 ,决解以前初始化静态类属性需要设置一个静态变量初始化逻辑。

注意: static 变量或代码块都按顺序执行,父类优先执行,一个类中允许多个静态代码块存在。

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class Person { static staticProp = '静态属性' static staticPropArr = [] static staticPropObj = {} static getStatic (name) { console.log(`获取:${name}`, name && this[name]) return name && this[name] } static resetData (name, data) { name && (this[name] = data) console.log(`重置:${name}`, name && this[name]) } static { console.log('静态代码块执行'); this.getStatic('staticProp'); this.getStatic('staticPropArr'); this.getStatic('staticPropObj'); this.resetData('staticProp', '重置静态属性'); this.resetData('staticPropArr', ['重置静态数组']); this.resetData('staticPropObj', { text: '重置静态对象' });
this.staticPropObj.staticBlock1 = '代码块中直接设置' console.log(this.staticPropObj) } } /** * 静态代码块执行 获取:staticProp 静态属性 获取:staticPropArr [] 获取:staticPropObj {} 重置:staticProp 重置静态属性 重置:staticPropArr ['重置静态数组'] 重置:staticPropObj {text: '重置静态对象'} {text: '重置静态对象', staticBlock1: '代码块中直接设置'} */

上面代码中可以看出,static 关键字后面不跟变量,而是直接跟一个代码块,就是 class static block 语法的特征,在这个代码块内部,可以通过 this 访问 Class 所有成员变量,包括 # 私有变量。

在这里提前使用一下私有变量,理论上 class 私有变量外部是访问不了的,但是有了静态代码块( *class-static-block *)之后,我们可以将私有属性暴露给外部变量:

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let privateValue export class Person { #value constructor(x) { this.#value = x } static { privateValue = (obj) => obj.#x; } } export function getPrivateValue (obj) { return privateValue(obj) } // 在另一个文件中 import { Person, getPrivateValue } from 'xxx' const a = new Person('私有变量') getPrivateValue(a) // 私有变量

其实class-static-block本质上并没有增加新功能,我们完全可以用普通静态变量代替,只是写起来很不自然,所以这个特性可以理解为对缺陷的补充,或者是语法完善,个人认为现在越来越像java。

五、私有属性和私有方法

私有属性和私有方法,是只能在类的内部访问的方法和属性,外部不能访问,不可以直接通过 Class 实例来引用,其定义方式只需要在方法或属性前面添加#。

私有属性:

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class Person { #privateVar1; #privateVar2 = '默认值'; constructor (text) { this.#privateVar1 = text || '--' console.log(this.#privateVar1) } getPrivateData1 (key) { // 这里是获取不了的 console.log('传入key来获取私有变量:', this[key]) console.log('获取私有变量', this.#privateVar2, this.#privateVar1) } static staticGetPrivateData (person, key) { console.log('静态方法获取私有变量:', person.#privateVar2, person.#privateVar1) // 下面是获取不到 console.log('静态方法传入key来获取私有变量:', person[key]) } } const a = new Person() // 不传 默认 -- // output: -- a.getPrivateData1('#privateVar1') // output: 传入key来获取私有变量:undefined // output: 获取私有变量: 默认值 -- // 使用静态方法
Person.staticGetPrivateData(a, '#privateVar1') // output: 静态方法获取私有变量: 默认值 -- // output: 静态方法传入key来获取私有变量:undefined

从上面代码中我们可以看到,私有变量是只能内部读取或写入,不能通过动态key读取(外部调用就会报错)

注意:在class 中 公共属性 test 与 #test 是两个完全不同的值;

私有方法:

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class Person { #private; constructor () { this.#private = '私有变量' this.#methods() // 调用私有方法 } #methods () { console.log('私有方法#methods:', this.#private) } static #staticMethods (person) { if (person) { console.log('静态私有方法#staticMethods person获取值', person.#private) person.#methods() } } init1 () { this.#methods() console.log('使用this') Person.#staticMethods(this) } init2 (person) { if (person) { console.log('使用传入实例') Person.#staticMethods(person) } } } const a = new Person() // output: 私有方法#methods: 私有变量 // a.#methods() SyntaxError // a['#methods']() TypeError: a.#methods is not a function a.init1() // output: 私有方法#methods: 私有变量 // output: 使用this // output: 静态私有方法#staticMethods person获取值 私有变量 // output: 私有方法#methods: 私有变量 a.init2(a) // output: 使用传入实例 // output: 静态私有方法#staticMethods person获取值 私有变量 // output: 私有方法#methods: 私有变量

从上面代码中我们可以看到,私有方法只能内部调用,在外部调用就会报错。

六、继承 extends

使用 extends 关键字,让子类继承父类的属性和方法。

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class Person { num = 1 text = 'person' getNum = () => console.log(this.num, this) addNum () { console.log(++this.num, this) } } // 继承 class Child extends Person { constructor () { super() this.getText() } getText = () => console.log(this.text, this) } const a = new Child() // output: person Child {} console.log(a instanceof Child) // output: true console.log(a instanceof Person) // output: true a.getText() // output: person Child {} a.getNum() // output: 1 Child {} a.addNum() // output: 2 Child {} a.getNum() // output: 2 Child {} a.text // person a.num // 2

从上面代码中,我们可以看出Child 类 继承了 Person 的属性及方法,在Child 中也是可以调用Person的方法及属性,注意 this 的值会反映调用相应方法的实例或者类。子类中(Child)如果设置了 constructor 方法 就必须调用 super() ,否则就会出现新建实例时报错,如果没有 constructor 构造函数,在实例化继承类时会调用 super() ,而且会传入所有传给继承类的参数(后面会详细讲解)。

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class Person { static staticText = 'staticText'; #private = 'private' static staticMethods1 (person) { console.log('staticMethods1', this) person.#privateMethods() } #privateMethods () { console.log('#privateMethods', this) } } // 使用表达式格式 也是可以使用 extends 继承 const Child = class extends Person { methods () { console.log('methods', Child.staticText) } } const a = new Child() a.methods() // output: methods staticText Child.staticMethods1(a) // output: staticMethods1 class Child {} // output: #privateMethods Child {} Person.staticMethods1(a) // output: staticMethods1 class Person {} // output: #privateMethods Child {}

使用表达式格式 也是可以使用 extends 继承,类 的静态方法与属性是可以继承的,其私有属性及方法是不能继承的,可以从继承的共有方法与静态方法 中获取其私有属性或调用其私有方法。

super 关键字可以作函数使用,也可以作对象使用,但是其只能在继承类中使用,且只能在继承类的constructor 构造函数、实例方法和静态方法中使用。作为函数时是在 继承类的constructor 构造函数中使用,根据要求如果继承类中定义了constructor构造函数就必须要调用super方法(调用父类的constructor),否则就会报错。

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class Person {} class Child extends Person { constructor () { // 如果不调用 super() 就会报错 // ReferenceError: Must call super constructor in derived class before accessing 'this' or returning from derived constructor super() // 调用父级的constructor console.log(this) // Child {} } }

注意: constructor() 中必须super() 顶部首段执行代码,否则也是一样报错;

在使用 super() 时应该注意下面几个问题:

  1. super只能在继承类构造函数和静态方法中使用。
  2. javascript
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  4. class Person { constructor () { // 在非继承类 的constructor 中使用super 会报错 super() // SyntaxError: 'super' keyword unexpected here } methods () { console.log(super.text) // undefined } static staticMethods () { console.log(super.text) // undefined } }
  5. 不能单独引用super关键字,要么用它调用构造函数,要么用它引用静态方法。
  6. scala
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  8. class Person {} class Child extends Person { constructor () { super // SyntaxError: 'super' keyword unexpected here } methods () { console.log(super) // SyntaxError: 'super' keyword unexpected here } static staticMethods () { console.log(super) // SyntaxError: 'super' keyword unexpected here } }
  9. 调用super()会调用父类构造函数,并将返回的实例赋值给this
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  12. class Person {} class Child extends Person { constructor () { super() console.log(this instanceof Person) // output: true } } new Child()
  13. super() 的行为如同调用构造函数,如果需要给父类构造函数传参,则需要手动传入。
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  16. class Person { constructor (text) { this.text = text } } class Child extends Person { constructor (text) { super(text) } } // 这里注意 其text 会设置到Child 中 const a = new Child('设置 text') // Child { text: '设置 text' } console.log(a.text) // output: 设置 text
  17. 如果没有定义类构造函数,在实例化继承类时会调用super(),而且会传入所有传给继承类的参数。
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  20. class Person { constructor (text) { this.text = text } } class Child extends Person {} const a = new Child('设置 text'); // Child { text: '设置 text' } // 上面提到过 会默认 生成 constructor (...arge) {super(...arge)}
  21. 在类构造函数中,不能在调用super()之前引用this,文章上面已经有案例及说明。
  22. 如果在继承类中显式定义了构造函数,则要么必须在其中调用super(),要么必须在其中返回一个对象。
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  25. class Person { methods () {} } class Child1 extends Person {} class Child2 extends Person { constructor () { super() } } class Child3 extends Person { constructor () { return {} } } const a = new Child1() // Child1 {} const b = new Child2() // Child2 {} const c = new Child3() // {} 指向 实例函数 返回的对象
  26. 关于JS Class 相关就介绍到这里,当然还有 Class的 mix-ins 混入及其他class相关知识,这边就不详细介绍了,有兴趣的同学可以自己去了解一下。


作者:前端农民晨曦
链接:
https://juejin.cn/post/7098891689955164168