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JavaScript中的模組化:封裝,繼承

高洛峰
發布: 2016-11-28 10:29:22
原創
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雖然 JavaScript 天生就是一副隨便的樣子,但是隨著瀏覽器能夠完成的事情越來越多,這門語言也越來越經常地擺出正襟危坐的架勢。在複雜的邏輯下, JavaScript 需要被模組化,模組需要封裝起來,只留下讓外界呼叫的介面。閉包是 JavaScript 中實作模組封裝的關鍵,也是許多初學者難以理解的重點。最初,我也陷入迷惑之中。現在,我自信對這個概念已經有了比較深入的理解。為了便於理解,文中試圖封裝一個比較簡單的物件。

我們試著在頁面上維護一個計數器物件 ticker ,這個物件維護一個數值 n 。隨著使用者的操作,我們可以增加一次計數(將數值 n 加上 1 ),但不能減少 n 或直接改變 n 。而且,我們需要時不時查詢這個數值。

門戶大開的JSON 風格模組化
一種門戶大開的方式是:

var ticker = {
    n:0,
    tick:function(){this  
這種方式書寫自然,而且確實有效,我們需要增加一次計數時,就呼叫ticker.tick() 方法,需要查詢次數時,就存取ticker.n 變數。但其缺點也是顯而易見的:模組的使用者被允許自由地改變 n ,例如呼叫 ticker.n-- 或 ticker.n=-1 。我們並沒有對 ticker 進行封裝, n 和 tick() 看上去是 ticker 的“成員”,但是它們的可訪問性和 ticker 一樣,都是全局性的(如果 ticker 是全局變量的話)。在封裝性上,這種模組化的方式比下面這種更可笑的方式,只好那麼一點點(雖然對有些簡單的應用來說,這一點點也足夠了)。

var ticker = {};
var tickerN = 0;

var ticker = {};

var tickerN = 0;
var tickerTick = function(){
    tickerN++;
}

tithisick();

.n ——這並不是因為n 是ticker 的成員,而是因為呼叫tick() 的是ticker 。事實上這裡寫成ticker.n 會比較好,因為如果呼叫tick() 的不是ticker ,而是其他東西,例如:

var func = ticker.tick;

func();
這時,呼叫tick( ) 的其實是window ,而函數執行時會試圖存取window.n 而出錯。

事實上,這種「門戶大開」型的模組化方式,往往用來組織 JSON 風格的數據,而不是程式。例如,我們可以將下面這個 JSON 物件傳給 ticker 的某個函數,來確定 ticker 從 100 開始計數,每次遞進 2 。

var config = {

    nStart:100,
    step:2
}
作用域鍊和閉包
來看下面的程式碼,並注意我們已經實現了傳入 config 對 ticker 進行自訂。

function ticker(config){

    var n = config.nStart;
    function tick(){
       
你也許會疑惑,怎麼ticker 從物件變成函數了?這是因為 JavaScript 中只有函數具有作用域,從函數體外無法存取函數內部的變數。 ticker() 外訪問 ticker.n 獲得 undefined ,而 tick() 內訪問 n 卻沒有問題。從 tick() 到 ticker() 再到全域,這就是 JavaScript 中的「作用域鏈」。

可是還有問題,那就是--怎麼呼叫 tick() ? ticker() 的作用域將 tick() 也掩蓋了起來。解決方法有兩種:

1)將需要調用方法作為返回值,正如我們將遞增n 的方法作為ticker() 的返回值;

2)設定外層作用域的變量,正如我們在ticker( ) 中設定getN 。

var getN;

function ticker(config){

    var n = config.nStart;
    getN = function(){
           n += config.step;
    };
}

var tick = ticker({nStart:100,step:2});
tick();
console.log(getN()); // ->102
請看,這時,變數n 就處在「閉包」之中,在ticker() 外部無法直接存取它,但是卻可以透過兩個方法來觀察或操縱它。

在本節第一段程式碼中, ticker() 方法執行之後, n 和tick() 就被銷毀了,直到下一次呼叫該函數時再建立;但是在第二段程式碼中, ticker() 執行之後, n 不會被銷毀,因為tick() 和getN() 可能存取它或改變它,瀏覽器會負責維持n。我對「閉包」的理解就是:用以確保 n 這種處在函數作用域內,函數執行結束後仍需維持,可能被透過其他方式存取的變數 不被銷毀的機制。

可是,我還是覺得不大對勁?如果我需要維持兩個具有相同功能的物件 ticker1 和 ticker2 ,那該怎麼辦? ticker() 只有一個,總不能再寫一次吧?

new 運算子與建構子
如果透過 new 運算子呼叫一個函數,就會建立一個新的對象,並使用該物件呼叫這個函數。在我的理解中,下面的程式碼中 t1 和 t2 的構造過程是一樣的。

function myClass(){}
var t1 = new myClass();
var t2 = {};
t2.func = myClass;
t2.func();
t2.func = myClass;
t2.func();

t2.func = undefined 和都

t1;是新建構的對象, myClass() 就是建構子了。類似的, ticker() 可以重新寫成。

function TICKER(config){
    var n = config.nStart;
    this.getN = function(){
            n += config.step;
}
}

var ticker1 = new TICKER({nStart:100,step:2});

ticker1.tick();
console.log(ticker1.getN()); // ->102
console.log(ticker1.getN()); // ->102
var ticker2 = new TICKER({nStart:20,step:3});
ticker2.tick();
ticker2.tick();
console.log(ticker2.getN()); // ->26
習慣上,建構函數採用大寫。注意, TICKER() 仍然是個函數,而不是個純粹的對象(之所以說“純粹”,是因為函數實際上也是對象, TICKER() 是函數對象),閉包依舊有效,我們無法訪問ticker1.n 。

原型 prototype 與繼承
上面這個 TICKER() 還是有缺陷,那就是, ticker1.tick() 和 ticker2.tick() 是互相獨立的!請看,每使用new 運算子呼叫TICKER() ,就會產生一個新的物件並產生一個新的函式綁定在這個新的物件上,每建構一個新的對象,瀏覽器就要開闢一塊空間,儲存tick() 本身和tick() 中的變量,這不是我們所期望的。我們期望 ticker1.tick 和 ticker2.tick 指向同一個函數物件。

這就需要引入原型。

JavaScript 中,除了 Object 對象,其他物件都有一個 prototype 屬性,這個屬性指向另一個物件。這「另一個對象」依舊有其原型對象,並形成原型鏈,最終指向 Object 對象。在某個物件上呼叫某方法時,如果發現這個物件沒有指定的方法,那就在原型鏈上一次找這個方法,直到 Object 物件。

函數也是對象,因此函數也有原型對象。當一個函數被宣告出來時(也就是當函數物件被定義出來時),就會產生一個新的對象,這個物件的 prototype 屬性指向 Object 對象,而且這個物件的 constructor 屬性指向函數物件。

透過建構函式建構出的新對象,其原型指向建構函式的原型對象。所以我們可以在建構函數的原型物件上加入函數,這些函數就不是依賴 ticker1 或 ticker2 ,而是依賴 TICKER 了。

你也許會這樣做:

function TICKER(config){
    var n = config.nStart;
}
TICKER.prototype.getN = function{
    // attention : invalid implementation
    return n;
};
TICKER.prototype.tick = function{
    // attention : invalid implementation
    n += config.step;
};
請注意,這是無效的實作。因為原型物件的方法不能存取閉包中的內容,也就是變數 n 。 TICK() 方法運作之後無法再存取 n ,瀏覽器會將 n 銷毀。為了存取閉包中的內容,物件必須有一些簡潔的依賴實例的方法,來存取閉包中的內容,然後在其 prototype 上定義複雜的公有方法來實現邏輯。實際上,例子中的 tick() 方法就已經夠簡潔了,我們還是把它放回 TICKER 中吧。下面實作一個複雜些的方法 tickTimes() ,它將允許呼叫者指定呼叫 tick() 的次數。

function TICKER(config){
    var n = config.nStart;
    this.getN = function(){
            n += config.step;
    } ;
}
TICKER.prototype.tickTimes = function(n){
    while(n>0){
         new TICKER({nStart: 100,step:2});
ticker1.tick();
console.log(ticker1.getN()); // ->102
var ticker2 = new TICKER({nStart:20,step:3});
ticker2.tickTimes(2);
console.log(ticker2.getN()); // ->26
這個TICKER 就很好了。它封裝了 n ,從物件外部無法直接改變它,而複雜的函數 tickTimes() 被定義在原型上,這個函數透過呼叫實例的小函數來操作物件中的資料。

所以,為了維持物件的封裝性,我的建議是,將對資料的操作解耦為盡可能小的單元函數,在建構函數中定義為依賴實例的(很多地方也稱之為「私有」的),而將複雜的邏輯實現在原型上(即「公有」的)。

最後再說一些關於繼承的話。實際上,當我們在原型上定義函數時,我們就已經使用了繼承! JavaScript 中的繼承比 C++ 中的繼承更……呃……簡單,或者說簡陋。在C++ 中,我們可能會定義一個animal 類別表示動物,然後再定義bird 類別繼承animal 類別表示鳥類,但我想討論的不是這樣的繼承(雖然這樣的繼承在JavaScript 中也可以實現);我想討論的繼承在C++ 中將是,定義一個animal 類,然後實例化了一個myAnimal 物件。對,這在 C++ 裡就是實例化,但在 JavaScript 中是被當作繼承來對待的。

JavaScript 不支援類,瀏覽器只管目前有哪些對象,而不會額外費心地去管,這些對像是什麼 class 的,應該具有怎樣的結構。在我們的例子中, TICKER() 是個函數對象,我們可以對其賦值(TICKER=1),將其刪除(TICKER=undefined),但是正因為目前有ticker1 和ticker2 兩個物件是透過new 運算符呼叫它而來的, TICKER() 就扮演了建構子的作用,而TICKER.prototype 對象,也就扮演了類別的作用。

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來源:php.cn
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