ECMAScript Class 的基本语法
ES6 提供了更接近传统语言的写法,引入了 Class(类)这个概念,作为对象的模板
JavaScript 语言中,生成实例对象的传统方法是通过构造函数。下面是一个例子。
上面这种写法跟传统的面向对象语言(比如 C++ 和 Java)差异很大,很容易让新学习这门语言的程序员感到困惑。
ES6 提供了更接近传统语言的写法,引入了 Class(类)这个概念,作为对象的模板。通过class
关键字,可以定义类。
基本上,ES6 的class
可以看作只是一个语法糖,它的绝大部分功能,ES5 都可以做到,新的class
写法只是让对象原型的写法更加清晰、更像面向对象编程的语法而已。上面的代码用 ES6 的class
改写,就是下面这样。
上面代码定义了一个“类”,可以看到里面有一个constructor()
方法,这就是构造方法,而this
关键字则代表实例对象。这种新的 Class 写法,本质上与本章开头的 ES5 的构造函数Point
是一致的。
Point
类除了构造方法,还定义了一个toString()
方法。注意,定义toString()
方法的时候,前面不需要加上function
这个关键字,直接把函数定义放进去了就可以了。另外,方法与方法之间不需要逗号分隔,加了会报错。
ES6 的类,完全可以看作构造函数的另一种写法。
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。
使用的时候,也是直接对类使用new
命令,跟构造函数的用法完全一致。
构造函数的prototype
属性,在 ES6 的“类”上面继续存在。事实上,类的所有方法都定义在类的prototype
属性上面。
上面代码中,constructor()
、toString()
、toValue()
这三个方法,其实都是定义在Point.prototype
上面。
因此,在类的实例上面调用方法,其实就是调用原型上的方法。
上面代码中,b
是B
类的实例,它的constructor()
方法就是B
类原型的constructor()
方法。
由于类的方法都定义在prototype
对象上面,所以类的新方法可以添加在prototype
对象上面。Object.assign()
方法可以很方便地一次向类添加多个方法。
prototype
对象的constructor
属性,直接指向“类”的本身,这与 ES5 的行为是一致的。
另外,类的内部所有定义的方法,都是不可枚举的(non-enumerable)。
上面代码中,toString()
方法是Point
类内部定义的方法,它是不可枚举的。这一点与 ES5 的行为不一致。
上面代码采用 ES5 的写法,toString()
方法就是可枚举的。
constructor()
方法是类的默认方法,通过new
命令生成对象实例时,自动调用该方法。一个类必须有constructor()
方法,如果没有显式定义,一个空的constructor()
方法会被默认添加。
上面代码中,定义了一个空的类Point
,JavaScript 引擎会自动为它添加一个空的constructor()
方法。
constructor()
方法默认返回实例对象(即this
),完全可以指定返回另外一个对象。
上面代码中,constructor()
函数返回一个全新的对象,结果导致实例对象不是Foo
类的实例。
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。
生成类的实例的写法,与 ES5 完全一样,也是使用new
命令。前面说过,如果忘记加上new
,像函数那样调用Class()
,将会报错。
类的属性和方法,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(即定义在class
上)。
上面代码中,x
和y
都是实例对象point
自身的属性(因为定义在this
对象上),所以hasOwnProperty()
方法返回true
,而toString()
是原型对象的属性(因为定义在Point
类上),所以hasOwnProperty()
方法返回false
。这些都与 ES5 的行为保持一致。
与 ES5 一样,类的所有实例共享一个原型对象。
上面代码中,p1
和p2
都是Point
的实例,它们的原型都是Point.prototype
,所以__proto__
属性是相等的。
这也意味着,可以通过实例的__proto__
属性为“类”添加方法。
__proto__
并不是语言本身的特性,这是各大厂商具体实现时添加的私有属性,虽然目前很多现代浏览器的 JS 引擎中都提供了这个私有属性,但依旧不建议在生产中使用该属性,避免对环境产生依赖。生产环境中,我们可以使用 Object.getPrototypeOf()
方法来获取实例对象的原型,然后再来为原型添加方法/属性。
上面代码在p1
的原型上添加了一个printName()
方法,由于p1
的原型就是p2
的原型,因此p2
也可以调用这个方法。而且,此后新建的实例p3
也可以调用这个方法。这意味着,使用实例的__proto__
属性改写原型,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。
ES2022 为类的实例属性,又规定了一种新写法。实例属性现在除了可以定义在constructor()
方法里面的this
上面,也可以定义在类内部的最顶层。
上面示例中,实例属性_count
定义在constructor()
方法里面的this
上面。
现在的新写法是,这个属性也可以定义在类的最顶层,其他都不变。
上面代码中,实例属性_count
与取值函数value()
和increment()
方法,处于同一个层级。这时,不需要在实例属性前面加上this
。
注意,新写法定义的属性是实例对象自身的属性,而不是定义在实例对象的原型上面。
这种新写法的好处是,所有实例对象自身的属性都定义在类的头部,看上去比较整齐,一眼就能看出这个类有哪些实例属性。
上面的代码,一眼就能看出,foo
类有两个实例属性,一目了然。另外,写起来也比较简洁。
与 ES5 一样,在“类”的内部可以使用get
和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。
上面代码中,prop
属性有对应的存值函数和取值函数,因此赋值和读取行为都被自定义了。
存值函数和取值函数是设置在属性的 Descriptor 对象上的。
上面代码中,存值函数和取值函数是定义在html
属性的描述对象上面,这与 ES5 完全一致。
类的属性名,可以采用表达式。
上面代码中,Square
类的方法名getArea
,是从表达式得到的。
与函数一样,类也可以使用表达式的形式定义。
上面代码使用表达式定义了一个类。需要注意的是,这个类的名字是Me
,但是Me
只在 Class 的内部可用,指代当前类。在 Class 外部,这个类只能用MyClass
引用。
上面代码表示,Me
只在 Class 内部有定义。
如果类的内部没用到的话,可以省略Me
,也就是可以写成下面的形式。
采用 Class 表达式,可以写出立即执行的 Class。
上面代码中,person
是一个立即执行的类的实例。
类相当于实例的原型,所有在类中定义的方法,都会被实例继承。如果在一个方法前,加上static
关键字,就表示该方法不会被实例继承,而是直接通过类来调用,这就称为“静态方法”。
上面代码中,Foo
类的classMethod
方法前有static
关键字,表明该方法是一个静态方法,可以直接在Foo
类上调用(Foo.classMethod()
),而不是在Foo
类的实例上调用。如果在实例上调用静态方法,会抛出一个错误,表示不存在该方法。
注意,如果静态方法包含this
关键字,这个this
指的是类,而不是实例。
上面代码中,静态方法bar
调用了this.baz
,这里的this
指的是Foo
类,而不是Foo
的实例,等同于调用Foo.baz
。另外,从这个例子还可以看出,静态方法可以与非静态方法重名。
父类的静态方法,可以被子类继承。
上面代码中,父类Foo
有一个静态方法,子类Bar
可以调用这个方法。
静态方法也是可以从super
对象上调用的。
静态属性指的是 Class 本身的属性,即Class.propName
,而不是定义在实例对象(this
)上的属性。
上面的写法为Foo
类定义了一个静态属性prop
。
目前,只有这种写法可行,因为 ES6 明确规定,Class 内部只有静态方法,没有静态属性。现在有一个提案提供了类的静态属性,写法是在实例属性的前面,加上static
关键字。
这个新写法大大方便了静态属性的表达。
上面代码中,老写法的静态属性定义在类的外部。整个类生成以后,再生成静态属性。这样让人很容易忽略这个静态属性,也不符合相关代码应该放在一起的代码组织原则。另外,新写法是显式声明(declarative),而不是赋值处理,语义更好。
私有方法和私有属性,是只能在类的内部访问的方法和属性,外部不能访问。这是常见需求,有利于代码的封装,但早期的 ES6 不提供,只能通过变通方法模拟实现。
一种做法是在命名上加以区别。
上面代码中,_bar()
方法前面的下划线,表示这是一个只限于内部使用的私有方法。但是,这种命名是不保险的,在类的外部,还是可以调用到这个方法。
另一种方法就是索性将私有方法移出类,因为类内部的所有方法都是对外可见的。
上面代码中,foo
是公开方法,内部调用了bar.call(this, baz)
。这使得bar()
实际上成为了当前类的私有方法。
还有一种方法是利用Symbol
值的唯一性,将私有方法的名字命名为一个Symbol
值。
上面代码中,bar
和snaf
都是Symbol
值,一般情况下无法获取到它们,因此达到了私有方法和私有属性的效果。但是也不是绝对不行,Reflect.ownKeys()
依然可以拿到它们。
上面代码中,Symbol 值的属性名依然可以从类的外部拿到。
ES2022正式为class
添加了私有属性,方法是在属性名之前使用#
表示。
上面代码中,#count
就是私有属性,只能在类的内部使用(this.#count
)。如果在类的外部使用,就会报错。
上面示例中,在类的外部,读取或写入私有属性#count
,都会报错。
注意,从 Chrome 111 开始,开发者工具里面可以读写私有属性,不会报错,原因是 Chrome 团队认为这样方便调试。
另外,不管在类的内部或外部,读取一个不存在的私有属性,也都会报错。这跟公开属性的行为完全不同,如果读取一个不存在的公开属性,不会报错,只会返回undefined
。
上面示例中,#myCount
是一个不存在的私有属性,不管在函数内部或外部,读取该属性都会导致报错。
注意,私有属性的属性名必须包括#
,如果不带#
,会被当作另一个属性。
上面代码中,#x
就是私有属性,在Point
类之外是读取不到这个属性的。由于井号#
是属性名的一部分,使用时必须带有#
一起使用,所以#x
和x
是两个不同的属性。
这种写法不仅可以写私有属性,还可以用来写私有方法。
上面示例中,#sum()
就是一个私有方法。
另外,私有属性也可以设置 getter 和 setter 方法。
上面代码中,#x
是一个私有属性,它的读写都通过get #x()
和set #x()
操作另一个私有属性#xValue
来完成。
私有属性不限于从this
引用,只要是在类的内部,实例也可以引用私有属性。
上面代码允许从实例foo
上面引用私有属性。
私有属性和私有方法前面,也可以加上static
关键字,表示这是一个静态的私有属性或私有方法。
上面代码中,#totallyRandomNumber
是私有属性,#computeRandomNumber()
是私有方法,只能在FakeMath
这个类的内部调用,外部调用就会报错。
前面说过,直接访问某个类不存在的私有属性会报错,但是访问不存在的公开属性不会报错。这个特性可以用来判断,某个对象是否为类的实例。
上面示例中,类C
的静态方法isC()
就用来判断,某个对象是否为C
的实例。它采用的方法就是,访问该对象的私有属性#brand
。如果不报错,就会返回true
;如果报错,就说明该对象不是当前类的实例,从而catch
部分返回false
。
因此,try...catch
结构可以用来判断某个私有属性是否存在。但是,这样的写法很麻烦,代码可读性很差,ES2022 改进了in
运算符,使它也可以用来判断私有属性。
上面示例中,in
运算符判断某个对象是否有私有属性#brand
。它不会报错,而是返回一个布尔值。
这种用法的in
,也可以跟this
一起配合使用。
注意,判断私有属性时,in
只能用在类的内部。另外,判断所针对的私有属性,一定要先声明,否则会报错。
上面示例中,私有属性#foo
没有声明,就直接用于in
运算符的判断,导致报错。
静态属性的一个问题是,如果它有初始化逻辑,这个逻辑要么写在类的外部,要么写在constructor()
方法里面。
上面示例中,静态属性y
和z
的值依赖于静态属性x
的运算结果,这段初始化逻辑写在类的外部(上例的try...catch
代码块)。另一种方法是写到类的constructor()
方法里面。这两种方法都不是很理想,前者是将类的内部逻辑写到了外部,后者则是每次新建实例都会运行一次。
为了解决这个问题,ES2022 引入了静态块(static block),允许在类的内部设置一个代码块,在类生成时运行且只运行一次,主要作用是对静态属性进行初始化。以后,新建类的实例时,这个块就不运行了。
上面代码中,类的内部有一个 static 代码块,这就是静态块。它的好处是将静态属性y
和z
的初始化逻辑,写入了类的内部,而且只运行一次。
每个类允许有多个静态块,每个静态块中只能访问之前声明的静态属性。另外,静态块的内部不能有return
语句。
静态块内部可以使用类名或this
,指代当前类。
上面示例中,this.x
和C.x
都能获取静态属性x
。
除了静态属性的初始化,静态块还有一个作用,就是将私有属性与类的外部代码分享。
上面示例中,#x
是类的私有属性,如果类外部的getX()
方法希望获取这个属性,以前是要写在类的constructor()
方法里面,这样的话,每次新建实例都会定义一次getX()
方法。现在可以写在静态块里面,这样的话,只在类生成时定义一次。
类和模块的内部,默认就是严格模式,所以不需要使用use strict
指定运行模式。只要你的代码写在类或模块之中,就只有严格模式可用。考虑到未来所有的代码,其实都是运行在模块之中,所以 ES6 实际上把整个语言升级到了严格模式。
类不存在变量提升(hoist),这一点与 ES5 完全不同。
上面代码中,Foo
类使用在前,定义在后,这样会报错,因为 ES6 不会把类的声明提升到代码头部。这种规定的原因与下文要提到的继承有关,必须保证子类在父类之后定义。
上面的代码不会报错,因为Bar
继承Foo
的时候,Foo
已经有定义了。但是,如果存在class
的提升,上面代码就会报错,因为class
会被提升到代码头部,而定义Foo
的那一行没有提升,导致Bar
继承Foo
的时候,Foo
还没有定义。
由于本质上,ES6 的类只是 ES5 的构造函数的一层包装,所以函数的许多特性都被Class
继承,包括name
属性。
name
属性总是返回紧跟在class
关键字后面的类名。
如果某个方法之前加上星号(*
),就表示该方法是一个 Generator 函数。
上面代码中,Foo
类的Symbol.iterator
方法前有一个星号,表示该方法是一个 Generator 函数。Symbol.iterator
方法返回一个Foo
类的默认遍历器,for...of
循环会自动调用这个遍历器。
类的方法内部如果含有this
,它默认指向类的实例。但是,必须非常小心,一旦单独使用该方法,很可能报错。
上面代码中,printName
方法中的this
,默认指向Logger
类的实例。但是,如果将这个方法提取出来单独使用,this
会指向该方法运行时所在的环境(由于 class 内部是严格模式,所以 this 实际指向的是undefined
),从而导致找不到print
方法而报错。
一个比较简单的解决方法是,在构造方法中绑定this
,这样就不会找不到print
方法了。
另一种解决方法是使用箭头函数。
箭头函数内部的this
总是指向定义时所在的对象。上面代码中,箭头函数位于构造函数内部,它的定义生效的时候,是在构造函数执行的时候。这时,箭头函数所在的运行环境,肯定是实例对象,所以this
会总是指向实例对象。
还有一种解决方法是使用Proxy
,获取方法的时候,自动绑定this
。
new
是从构造函数生成实例对象的命令。ES6 为new
命令引入了一个new.target
属性,该属性一般用在构造函数之中,返回new
命令作用于的那个构造函数。如果构造函数不是通过new
命令或Reflect.construct()
调用的,new.target
会返回undefined
,因此这个属性可以用来确定构造函数是怎么调用的。
上面代码确保构造函数只能通过new
命令调用。
Class 内部调用new.target
,返回当前 Class。
需要注意的是,子类继承父类时,new.target
会返回子类。
上面代码中,new.target
会返回子类。
利用这个特点,可以写出不能独立使用、必须继承后才能使用的类。
上面代码中,Shape
类不能被实例化,只能用于继承。
注意,在函数外部,使用new.target
会报错。