javascript oo实现原理及实现教程

很久很久以前，我还是个phper，第一次接触javascript觉得好神奇。跟传统的oo类概念差别很大。记得刚毕业面试，如何在javascript里面实现class一直是很热门的面试题，当前面试百度就被问到了，当年作为一个小白只是网上随便搜搜应付了下。= =现在发现当时知道的还是太少太少。今天整理了下javascript的oo实现，发现知道的越多，越发现知识真是无穷无尽。

原始时代最简单的oo实现

javascript虽然没有class的概念，但是它的函数却是可以new出来一个对象的。所以一个最简单的class就可以用function来模拟出来。

function Animal(name){
    this.name = name;
    this.run = function(){
        console.log(this.name + "is running!!");
    }
}

var pet = new Animal("pet");
pet.run();//petis running!!

这样 pet就有了属性，有了方法，不过这种写法毫无继承性，扩展性。比如我们要实现个dog类，只能把属性方法再写一遍。而且每个new出来的对象都有自己的方法，造成资源浪费。

在javascript里面有个原型链的概念，每一个函数都有一个prototype对象属性。这样通过这个函数new出来的对象会自动具有proto属性指向函数的prototype对象。说白了所有的实例对象都会共用一个prototype对象，并且调用一个属性或者方法时在自己上面找不到，就会找proto对象有没有，之后一直往上追溯一直到找到为止。具体表现为：

function Animal(name){
    this.name = name;
}
Animal.prototype.run = function(){
    console.log(this.name + "is running!!");
}
var a = new Animal("a");
var b = new Animal("b");
console.log(Animal.prototype) //Animal {} 
console.log(Animal.prototype instanceof Object) //true prototype是个对象
console.log(Animal.prototype.constructor == Animal)//true
console.log(a.__proto__ == Animal.prototype) //true __proto__在new的时候会自动加载在实例对象上。在现代浏览器里可以看到
console.log(b.__proto__ == Animal.prototype) //true
console.log(a.__proto__.__proto__) //Object {} 最后会找到最上面的boject对象
console.log(a.__proto__.run == a.run) //true
console.log(a.__proto__.run == Animal.prototype.run) //true

所以，在prototype对象上定义的方法会被所有实例共享，这不就是复用吗？
于是有了基于原型链的继承的写法：

function Animal(name){
    this.name = name;
}
Animal.prototype.run = function(){
    console.log(this.name + "is running!!");
}
function Dog(name){
    //调用父类的构造函数，通过改变this指向将属性赋值到新的实例对象
    Animal.call(this,name);
}
Dog.prototype = new Animal();
var dog = new Dog("dog");
dog.run();//dog is running!!

可以看到我们将Animal的实例对象暂且叫做a，作为 Dog的prototype，这样 Dog的实例对象dog的proto指向Dog的prototype也就是a,a的proto再指向Animal的prototype对象，这个对象上有run方法。于是我们调用dog.run()的时候会一层层的往上追溯一直找到run方法执行。于是通过原型链我们就让 Dog继承了Animal的方法run。

需要注意的是，如果在子类的prototype对象上也有run方法，就会覆盖父类的，因为查找时在自己上面就找到了，就不会向上回溯了。

上面是原型链方法的继承。而属性我们则是通过调用父类的构造函数来赋值的。因为属性不能所有的实例都公用，应该每个人都有自己的一份，所以不能放在原型上。

上面就是原始时代最简单的类继承了。

石器时代的oo实现

这个时代javascript变得比较重要了，作为非常有用的特性，oo开始被很多人研究。

首先上面的那种简单oo实现方式，其实是有很多问题的。
1.没有实现传统oo该有的super方法来调用父类方法。
作为oo，怎么能没有super呢。作为我们前端界宗师一般的人物。Douglas 有一篇经典文章。不过貌似有很多问题。国内的玉伯分析过。在这里

最后Douglas总结出来：

我编写 JavaScript 已经 8 个年头了，从来没有一次觉得需要使用 uber 方法。在类模式中，super 的概念相当重要；但是在原型和函数式模式中，super 的概念看起来是不必要的。现在回顾起来，我早期在 JavaScript 中支持类模型的尝试是一个错误。
2.直接将父类实例作为子类的原型，简单粗暴造成多余的原型属性。还有construct的问题。
这个问题主要是之前代码里面这一句造成的：

Dog.prototype = new Animal();
//var dog = new Dog("dog");
//console.log(dog.__proto__)     Animal {name: undefined}

执行new Animal()就会执行animal的构造函数，就会在Dog.prototype生成多余的属性值，这边是name。而一般属性值为了复用是不能放在原型对象上的。并且由于dog有自己的name属性，原型上的是多余的。

还有construct的问题。

console.log(dog.constructor == Animal) //true
console.log(dog.constructor == Dog) //false

显然这不是我们希望看到的。

所以我们要对上面做些改良：

var F = function(){};
F.prototype = Animal.prototype;
Dog.prototype = new F()；
Dog.prototype.constructor = Dog;

我们可以封装下：

function objCreate(prototype){
    var F = function(){};
    F.prototype = prototype;
    return new F();
}
function inherit(subclass,parentclass){
    subclass.prototype = objCreate(parentclass.prototype);
    subclass.prototype.constructor = subclass;
}

于是继承可以写成：

function Animal(name){
    this.name = name;
}
Animal.prototype.run = function(){
    console.log(this.name + "is running!!");
}
function Dog(name){
    //调用父类的构造函数，通过改变this指向将属性赋值到新的实例对象
    Animal.call(this,name);
}
inherit(Dog,Animal);
var dog = new Dog("dog");
dog.run();//dog is running!!

当年大学毕业面试，也就到这个程度了。 = =

工业时代的oo实现

这个时代，各种javascript类库像雨后春笋般涌现了出来。
上面最后给出的方案，使用起来还是很不便，比如需要自己手动维护在构造函数里调用父类构造函数。同时继承写法对不了接原理的比较容易出错。

这个时候涌现了一大堆的类库的实现：

1.首先有些类库决定跳出传统oo的思维。不一定非要实现传统oo的继承。归根到底我们是为了复用。于是出现了很多轻量级的复用方式。
比如jquery的extend：https://api.jquery.com/jQuery.extend/
还有kissy的mix：https://docs.kissyui.com/1.3/docs/html/api/seed/kissy/mix.html?highlight=mix#seed.KISSY.mix
还有kissy的argument：https://docs.kissyui.com/1.3/docs/html/api/seed/kissy/augment.html
还有很多很多，说白了都是对象级别上的混入达到复用的地步。大部分情况下已经足够了。

2.当然还是有人对类的继承有需求的。
下面我们看下kissy的extend的实现方式。其他类库实现方式类似，kissy的我觉得算是比较有代表性了。为了演示，做了些小修改。

//这个就是我们之前实现的方法，为了演示做了些改动主要是处理了construct的问题
function objCreate(prototype，construct){
    var F = function(){};
    F.prototype = prototype;
    var newPro = new F();
    newPro.construct = construct;//维护构造函数的改变
    return newPro;
}
//mix是个辅助方法，这边给个最简单的实现，其实kissy里面的复杂的多。这边不考虑深度遍历等等，只是最简单的实现。
function mix(r, s) {
  for (var p in s) {
    if (s.hasOwnProperty(p)) {
        r[p] = s[p]
    }
  }
}
//下面是kissy的实现r代表子类 s代表父类，px代表最后会混入子类原型上的属性，sx代表会混入子类函数上面的属性，也就是可以当做静态方法。
//https://docs.kissyui.com/1.3/docs/html/api/seed/kissy/extend.html?highlight=extend#seed.KISSY.extend
function extend (r, s, px, sx) {
    if (!s || !r) {
        return r;
    }
    var sp = s.prototype,
        rp;
    //针对父类生成一个原型。跟之前我们写的一致
    rp = createObject(sp, r);
    //不是简单的直接复制原型对象，而是先把以前原型的方法跟要继承的合并之后再一起赋值
    r.prototype = S.mix(rp, r.prototype);

    //为子类增加superclass属性，指向一个父类对象，这样就可以调用父类的方法了。这边是实现比较巧妙的地方
    r.superclass = createObject(sp, s);
    //下面就是往原型还有函数上混入方法了
    // add prototype overrides
    if (px) {
        S.mix(rp, px);
    }

    // add object overrides
    if (sx) {
        S.mix(r, sx);
    }

    return r;
}

有了kissy的extend我们可以这么用：

function Animal(name){
    this.name = name;
}
Animal.prototype.run = function(){
    console.log(this.name + "is running!!");
}
function Dog(name){

    //Animal.call(this,name);
    //因为kissy的封装 这边可以这么用
    Dog.superclass.construct.call(this,name);
}
extend(Dog,Animal,{
    wang:function(){
        console.log("wang wang!!")
    }
})
var dog = new Dog("dog");
dog.run();//dog is running!!
dog.wang();//wang wang!!

相对之前的变得清晰了很多，也更易用了。

现代科技时代的oo实现

前面的写法，目前虽然还是有很多人用，不过也渐渐过时了。上面的写法还是不够清晰，定义属性，方法都很分散，也没有多继承，等特性。我们需要像传统oo一样具有一个类工厂，可以生成一个类，属性都定义在里面。同时具有继承的方法。

而随着javascript成为前端唯一的语言，一代代大神前仆后继。终于开始涌现出了各种神奇的写法，下面罗列下一些我觉得特别好的实现，加上原理注释。

John Resig的实现方式

作为jquery的作者。John Resig在博客里记录了一种class的实现，原文在此
调用方法：

var Person = Class.extend({
  init: function(isDancing){
    this.dancing = isDancing;
  },
  dance: function(){
    return this.dancing;
  }
});

var Ninja = Person.extend({
  init: function(){
    this._super( false );
  },
  dance: function(){
    // Call the inherited version of dance()
    return this._super();
  },
  swingSword: function(){
    return true;
  }
});

var p = new Person(true);
p.dance(); // => true

var n = new Ninja();
n.dance(); // => false
n.swingSword(); // => true

// Should all be true
p instanceof Person && p instanceof Class &&
n instanceof Ninja && n instanceof Person && n instanceof Class
源码解读：

/* Simple JavaScript Inheritance
 * By John Resig https://ejohn.org/
 * MIT Licensed.
 */
// Inspired by base2 and Prototype
(function(){
  //initializing是为了解决我们之前说的继承导致原型有多余参数的问题。当我们直接将父类的实例赋值给子类原型时。是会调用一次父类的构造函数的。所以这边会把真正的构造流程放到init函数里面，通过initializing来表示当前是不是处于构造原型阶段，为true的话就不会调用init。
  //fnTest用来匹配代码里面有没有使用super关键字。对于一些浏览器`function(){xyz;}`会生成个字符串，并且会把里面的代码弄出来，有的浏览器就不会。`/xyz/.test(function(){xyz;})`为true代表浏览器支持看到函数的内部代码，所以用`/\b_super\b/`来匹配。如果不行，就不管三七二十一。所有的函数都算有super关键字，于是就是个必定匹配的正则。
  var initializing = false, fnTest = /xyz/.test(function(){xyz;}) ? /\b_super\b/ : /.*/;

  // The base Class implementation (does nothing)
  // 超级父类
  this.Class = function(){};

  // Create a new Class that inherits from this class
  // 生成一个类，这个类会具有extend方法用于继续继承下去
  Class.extend = function(prop) {
    //保留当前类，一般是父类的原型
    //this指向父类。初次时指向Class超级父类
    var _super = this.prototype;

    // Instantiate a base class (but only create the instance,
    // don't run the init constructor)
    //开关 用来使原型赋值时不调用真正的构成流程
    initializing = true;
    var prototype = new this();
    initializing = false;

    // Copy the properties over onto the new prototype
    for (var name in prop) {
      // Check if we're overwriting an existing function
      //这边其实就是很简单的将prop的属性混入到子类的原型上。如果是函数我们就要做一些特殊处理
      prototype[name] = typeof prop[name] == "function" &&
        typeof _super[name] == "function" && fnTest.test(prop[name]) ?
        (function(name, fn){
          //通过闭包，返回一个新的操作函数.在外面包一层，这样我们可以做些额外的处理
          return function() {
            var tmp = this._super;

            // Add a new ._super() method that is the same method
            // but on the super-class
            // 调用一个函数时，会给this注入一个_super方法用来调用父类的同名方法
            this._super = _super[name];

            // The method only need to be bound temporarily, so we
            // remove it when we're done executing
            //因为上面的赋值，是的这边的fn里面可以通过_super调用到父类同名方法
            var ret = fn.apply(this, arguments);  
            //离开时 保存现场环境，恢复值。
            this._super = tmp;

            return ret;
          };
        })(name, prop[name]) :
        prop[name];
    }

    // 这边是返回的类，其实就是我们返回的子类
    function Class() {
      // All construction is actually done in the init method
      if ( !initializing && this.init )
        this.init.apply(this, arguments);
    }

    // 赋值原型链，完成继承
    Class.prototype = prototype;

    // 改变constructor引用
    Class.prototype.constructor = Class;

    // 为子类也添加extend方法
    Class.extend = arguments.callee;

    return Class;
  };
})();

相当简单高效的实现方式，super的实现方式非常亮

P.js的实现

pjs的一大亮点是支持私有属性，他的类工厂传递的是函数不是对象。

调用方式：

//可以生成一个可继承的对象，P接收一个函数，这个函数会传入生成后的class的原型。
var Animal = P(function(animal) {
  animal.init = function(name) { this.name = name; };

  animal.move = function(meters) {
    console.log(this.name+" moved "+meters+"m.");
  }
});
//继承Animal。后面的snake，animal分别是前面Snake和Animal的原型。程序直接把这些对象暴露给你了。于是灵活度很高。
var Snake = P(Animal, function(snake, animal) {
  snake.move = function() {
    console.log("Slithering...");
    animal.move.call(this, 5);
  };
});

var Horse = P(Animal, function(horse, animal) {
  //真正的私有属性，外面没法调用到
  var test = "hello world";
  horse.move = function() {
    console.log(test);
    console.log("Galloping...");
    //调用父类的方法，so easy！！
    animal.move.call(this, 45);
  };
});
//工厂方式生成对象，可以不用new
var sam = Snake("Sammy the Python")
  , tom = Horse("Tommy the Palomino")
;

sam.move()
tom.move()

源码解读：

var P = (function(prototype, ownProperty, undefined) {
  return function P(_superclass /* = Object */, definition) {
    // handle the case where no superclass is given
    if (definition === undefined) {
      definition = _superclass;
      _superclass = Object;
    }

    //最后返回的类就是这个，也就是我们需要的子类。这个类可以用new生成实例，也可以直接调用生成实例
    function C() {
      //判断,是new的话this instanceof C就是true。否则我们自己手动new一下Bare。Bare就是为了实现这种类工厂的生成类的方式
      var self = this instanceof C ? this : new Bare;
      self.init.apply(self, arguments);
      return self;
    }

    //这个就是用来实现不用new生成类的方式
    function Bare() {}
    C.Bare = Bare;

    //将父类的原型赋值给Bare
    //这边prototype就是个字符串“prototype”变量，主要为了压缩字节少点，所以作者还单独传成变量进来 = =
    var _super = Bare[prototype] = _superclass[prototype];
    //再生成这个空函数的实例赋值给C,Bare的原型，同时在C.p存下来
    //这样C,Bare都公用一个原型
    var proto = Bare[prototype] = C[prototype] = C.p = new Bare;

    var key;
    //改变constructor指向
    proto.constructor = C;
//上面几部其实还是实现的通用的继承实现方式，新建个空函数，将父类的原型赋给这个空函数再生成实例赋值给子类的原型。万变不离其宗。原理都一样
    //增加extend方法。这是个语法糖，本质上还是调用P来实现，只不过第一个参数是调用者C
    C.extend = function(def) { return P(C, def); }
    //下面是最关键的地方，写的有点绕。这边分为这几步
    //传入definition 执行 function（def）{} 
    // 执行C.open = C
    // return C.open 其实就是 renturn C 返回最终的生成类
    return (C.open = function(def) {
      if (typeof def === 'function') {
        // call the defining function with all the arguments you need
        // extensions captures the return value.
        //是函数的话就传入 一些属性包括子类原型，父类原型，子类构造函数，父类构造函数
        def = def.call(C, proto, _super, C, _superclass);
      }

      // 如果是对象，就直接混入到原型
      if (typeof def === 'object') {
        for (key in def) {
          if (ownProperty.call(def, key)) {
            proto[key] = def[key];
          }
        }
      }

      //确保有init函数
      if (!('init' in proto)) proto.init = _superclass;

      return C;
    })(definition);
  }

})('prototype', ({}).hasOwnProperty);

阿拉蕾的实现方式

这是支付宝的库阿拉蕾的实现，我觉得是最不错的一种方式：

// The base Class implementation.
function Class(o) {
  //这个判断用来支持 将一个已有普通类转换成 阿拉蕾的类
  if (!(this instanceof Class) && isFunction(o)) {
    //原理是给这个函数增加extend，implement方法
    return classify(o)
  }
}
//用来支持 commonjs的模块规范。
module.exports = Class


// Create a new Class.
//
//  var SuperPig = Class.create({
//    Extends: Animal,
//    Implements: Flyable,
//    initialize: function() {
//      SuperPig.superclass.initialize.apply(this, arguments)
//    },
//    Statics: {
//      COLOR: 'red'
//    }
// })
//
//

//用于创建一个类，
//第一个参数可选，可以直接创建时就指定继承的父类。
//第二个参数也可选，用来表明需要混入的类属性。有三个特殊的属性为Extends,Implements,Statics.分别代表要继承的父类，需要混入原型的东西，还有静态属性。
Class.create = function(parent, properties) {
  //创建一个类时可以不指定要继承的父类。直接传入属性对象。
  if (!isFunction(parent)) {
    properties = parent
    parent = null
  }

  properties || (properties = {})
  //没有指定父类的话 就查看有没有Extends特殊属性，都没有的话就用Class作为父类
  parent || (parent = properties.Extends || Class)
  properties.Extends = parent

  // 子类构造函数的定义
  function SubClass() {
    // 自动帮忙调用父类的构造函数
    parent.apply(this, arguments)

    // Only call initialize in self constructor.
    //真正的构造函数放在initialize里面
    if (this.constructor === SubClass && this.initialize) {
      this.initialize.apply(this, arguments)
    }
  }

  // Inherit class (static) properties from parent.
  //parent为Class就没必要混入
  if (parent !== Class) {
    //将父类里面的属性都混入到子类里面这边主要是静态属性
    mix(SubClass, parent, parent.StaticsWhiteList)
  }

  // Add instance properties to the subclass.
  //调用implement将自定义的属性混入到子类原型里面。遇到特殊值会单独处理，真正的继承也是发生在这里面
  //这边把属性也都弄到了原型上，因为这边每次create或者extend都会生成一个新的SubClass。所以倒也不会发生属性公用的问题。但是总感觉不大好
  implement.call(SubClass, properties)

  // Make subclass extendable.
  //给生成的子类增加extend和implement方法，可以在类定义完后，再去继承，去混入其他属性。
  return classify(SubClass)
}

//用于在类定义之后，往类里面添加方法。提供了之后修改类的可能。类似上面defjs实现的open函数。
function implement(properties) {
  var key, value

  for (key in properties) {
    value = properties[key]
    //发现属性是特殊的值时，调用对应的处理函数处理
    if (Class.Mutators.hasOwnProperty(key)) {
      Class.Mutators[key].call(this, value)
    } else {
      this.prototype[key] = value
    }
  }
}


// Create a sub Class based on `Class`.
Class.extend = function(properties) {
  properties || (properties = {})
  //定义继承的对象是自己
  properties.Extends = this
  //调用Class.create实现继承的流程
  return Class.create(properties)
}

//给一个普通的函数 增加extend和implement方法。
function classify(cls) {
  cls.extend = Class.extend
  cls.implement = implement
  return cls
}


// 这里定义了一些特殊的属性，阿拉蕾遍历时发现key是这里面的一个时，会调用这里面的方法处理。
Class.Mutators = {
  //这个定义了继承的真正操作代码。
  'Extends': function(parent) {
    //这边的this指向子类
    var existed = this.prototype
    //生成一个中介原型，就是之前我们实现的objectCreat
    var proto = createProto(parent.prototype)

    //将子类原型有的方法混入到新的中介原型上
    mix(proto, existed)

    // 改变构造函数指向子类
    proto.constructor = this

    // 改变原型 完成继承
    this.prototype = proto

    //为子类增加superclass属性，这样可以调用父类原型的方法。
    this.superclass = parent.prototype
  },
  //这个有点类似组合的概念，支持数组。将其他类的属性混入到子类原型上
  'Implements': function(items) {
    isArray(items) || (items = [items])
    var proto = this.prototype, item

    while (item = items.shift()) {
      mix(proto, item.prototype || item)
    }
  },
  //传入静态属性
  'Statics': function(staticProperties) {
    mix(this, staticProperties)
  }
}


// Shared empty constructor function to aid in prototype-chain creation.
function Ctor() {
}

// 这个方法就是我们之前实现的objectCreat，用来使用一个中介者来处理原型的问题，当浏览器支持`__proto__`时可以直接使用。否则新建一个空函数再将父类的原型赋值给这个空函数，返回这个空函数的实例
var createProto = Object.__proto__ ?
    function(proto) {
      return { __proto__: proto }
    } :
    function(proto) {
      Ctor.prototype = proto
      return new Ctor()
    }


// Helpers 下面都是些辅助方法，很简单就不说了
// ------------

function mix(r, s, wl) {
  // Copy "all" properties including inherited ones.
  for (var p in s) {
    //过滤掉原型链上面的属性
    if (s.hasOwnProperty(p)) {
      if (wl && indexOf(wl, p) === -1) continue

      // 在 iPhone 1 代等设备的 Safari 中，prototype 也会被枚举出来，需排除
      if (p !== 'prototype') {
        r[p] = s[p]
      }
    }
  }
}


var toString = Object.prototype.toString

var isArray = Array.isArray || function(val) {
    return toString.call(val) === '[object Array]'
}

var isFunction = function(val) {
  return toString.call(val) === '[object Function]'
}

var indexOf = Array.prototype.indexOf ?
    function(arr, item) {
      return arr.indexOf(item)
    } :
    function(arr, item) {
      for (var i = 0, len = arr.length; i < len; i++) {
        if (arr[i] === item) {
          return i
        }
      }
      return -1
    }

万变不离其宗，本质上还是我们之前的继承方式，只是在上面再封装一层，更加清晰，明白了。
还有很多很多的实现，这边就不一一列举了。

未来科技的oo实现

其实 es6已经开始重视emcsript的oo实现了。不过还没定案，就算定案了，也不知道嘛时候javascript会实现。再加上一大堆浏览器的跟进。不知道什么时候才能用的上。不过了解下最新的规范还是很有必要的。

目前nodejs里面已经实现了 inherite方法用来实现类继承，类似我们上面的那种实现。

而es6（harmony）实现了class关键字用来创建类，并且具有类该有的一系列方法。如下：

class Monster {
  // The contextual keyword "constructor" followed by an argument
  // list and a body defines the body of the class’s constructor
  // function. public and private declarations in the constructor
  // declare and initialize per-instance properties. Assignments
  // such as "this.foo = bar;" also set public properties.
  constructor(name, health) {
    public name = name;
    private health = health;
  }

  // An identifier followed by an argument list and body defines a
  // method. A “method” here is simply a function property on some
  // object.
  attack(target) {
    log('The monster attacks ' + target);
  }

  // The contextual keyword "get" followed by an identifier and
  // a curly body defines a getter in the same way that "get"
  // defines one in an object literal.
  get isAlive() {
    return private(this).health > 0;
  }

  // Likewise, "set" can be used to define setters.
  set health(value) {
    if (value < 0) {
      throw new Error('Health must be non-negative.')
    }
    private(this).health = value
  }

  // After a "public" modifier,
  // an identifier optionally followed by "=" and an expression
  // declares a prototype property and initializes it to the value
  // of that expression. 
  public numAttacks = 0;

  // After a "public" modifier,
  // the keyword "const" followed by an identifier and an
  // initializer declares a constant prototype property.
  public const attackMessage = 'The monster hits you!';
}

可以看到具有了传统oo里面的大部分关键字，私有属性也得到了支持。

继承也很容易：

class Base {}
class Derived extends Base {}

//Here, Derived.prototype will inherit from Base.prototype.

let parent = {};
class Derived prototype parent {}