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【探秘ES6】系列专栏(十一):类语法

发表于2015-08-14 16:05| 次阅读| 来源Mozilla Web开发者博客| 0 条评论| 作者Eric Faust

摘要:新一代JavaScript标准ES6正式发布。【探秘ES6】系列专栏将一一剖析ES6的诸多新特性,让Web开发者对此有清晰全面的了解。本文为系列的第十一篇,带你了解ES6的类语法。

ES6作为新一代JavaScript标准,已正式与广大前端开发者见面。为了让大家对ES6的诸多新特性有更深入的了解,Mozilla Web开发者博客推出了《ES6 In Depth》系列文章。CSDN已获授权,将持续对该系列进行翻译,组织成【探秘ES6】系列专栏,供大家学习借鉴。本文为该系列的第十一篇。

在感受了本系列文章前几篇的复杂程度后,我们现在得以有片刻的喘息。再没有闻所未闻的编码方式,使用生成器(Generator)编码;再没有无所不能的代理对象(Proxy Object),为JavaScript语言内部算法实现提供了钩子函数;再没有新的数据结构,避免了用户自主开发的需要。相反,我们要说说与一个旧问题相关的语法和清理技法(idiom),那就是JavaScript中对象构造函数的创建。

问题

我们要说的是,创建面向对象设计原则中最典型的例子:Circle类。想象我们正在为Canvas库编写一个Circle类,除此之外,恐怕还要知道如何去做以下几点:

  • 为给定的Canvas画一个Circle。
  • 记录所画Circle的个数。
  • 记录给定Circle的半径,以及如何给不变量(invariant)强行赋值。
  • 计算给定Circle的面积。

目前JS的惯用技法是先拿构造函数当作函数来创建,然后向函数添加任何想要添加的属性,再用一个对象替换构造函数中的prototype属性。该prototype对象包含构造函数最初所创建实例的所有属性。虽然这只是一个简单的例子,但敲出来以后,会是很多样板(boilerplate)代码:

function Circle(radius) {
    this.radius = radius;
    Circle.circlesMade++;
}

Circle.draw = function draw(circle, canvas) { /* Canvas drawing code */ }

Object.defineProperty(Circle, "circlesMade", {
    get: function() {
        return !this._count ? 0 : this._count;
    },

    set: function(val) {
        this._count = val;
    }
});

Circle.prototype = {
    area: function area() {
        return Math.pow(this.radius, 2) * Math.PI;
    }
};

Object.defineProperty(Circle.prototype, "radius", {
    get: function() {
        return this._radius;
    },

    set: function(radius) {
        if (!Number.isInteger(radius))
            throw new Error("Circle radius must be an integer.");
        this._radius = radius;
    }
});

这样的代码不仅冗长,而且不够直观。不是一下子就能理解函数是如何工作的,也不是很容易理解各个属性用什么方式绑定到所创建的实例对象的。即使这样的实现方式看起来比较复杂也不必担心。本文的主旨就是要展示一种更简单的编码方式,用来解决所有这些问题。

定义方法的语法

首次尝试去规范这个问题时,ES6给出了一种新的语法来为对象添加特殊属性。虽然很容易在上面的Circle.prototype添加area方法,但是对radius添加一对getter和setter让人感觉过于啰嗦。由于JS更加倾向于面向对象化的解决方案,所以人们比较关心如何用简洁的方式给属性添加访问器(accessor)。我们需要一种新的方式给对象添加“方法”,就像obj.prop = method那样被添加进去,而不需要用Object.defineProperty。大家希望能够轻松做到下面几件事:

  1. 给对象添加普通函数(normal function)。
  2. 给对象添加生成器函数(generator function)。
  3. 给对象添加普通访问器函数属性(accessor function property)。
  4. 给已创建的对象添加上述任何函数,好像使用方括号[]语法就能完成的样子。我们称之为计算属性名(computed property name)。

其中的一些事情以前是没法完成的。例如,没法给obj.prop定义getter或setter对其进行赋值,因此要添加新的语法功能。现在你就可以编写像下面这样的代码了。

var obj = {
    // Methods are now added without a function keyword, using the name of the
    // property as the name of the function.
    method(args) { ... },

    // To make a method that's a generator instead, just add a '*', as normal.
    *genMethod(args) { ... },

    // Accessors can now go inline, with the help of |get| and |set|. You can
    // just define the functions inline. No generators, though.

    // Note that a getter installed this way must have no arguments
    get propName() { ... },

    // Note that a setter installed this way must have exactly one argument
    set propName(arg) { ... },

    // To handle case (4) above, [] syntax is now allowed anywhere a name would
    // have gone! This can use symbols, call functions, concatenate strings, or
    // any other expression that evaluates to a property id. Though I've shown
    // it here as a method, this syntax also works for accessors or generators.
    [functionThatReturnsPropertyName()] (args) { ... }
};

我们可以使用新的语法重写上面的代码段:

function Circle(radius) {
    this.radius = radius;
    Circle.circlesMade++;
}

Circle.draw = function draw(circle, canvas) { /* Canvas drawing code */ }

Object.defineProperty(Circle, "circlesMade", {
    get: function() {
        return !this._count ? 0 : this._count;
    },

    set: function(val) {
        this._count = val;
    }
});

Circle.prototype = {
    area() {
        return Math.pow(this.radius, 2) * Math.PI;
    },

    get radius() {
        return this._radius;
    },
    set radius(radius) {
        if (!Number.isInteger(radius))
            throw new Error("Circle radius must be an integer.");
        this._radius = radius;
    }
};

严格地说,这段代码与其上面那段并不完全相同。方法定义中所使用的对象字面量(object literal)被设置成了configurable和enumerable。而在上一个代码段中的访问器则是non-configurable和non-enumerable的。实践中,这点很少被注意到,为了简洁,我决定忽略掉上面这两点。

不过,应该变得更好了对吗?很遗憾,即使有了这样新的定义方法的语法,我们对Circle的定义仍然无法做太多的事情。因为还没有定义函数。没有办法将属性绑定到你尚在定义的函数上去。

定义类的语法

虽然这样更好,但仍然无法令人满意,人们想要一种更简洁的JavaScript面向对象设计解决方案。他们说其他编程语言为了解决面向对象设计而拥有一种结构,这种结构被称为类。

很公平,那么就来添加类。

我们需要一个系统,允许将方法添加到已命名的构造函数当中,并还能添加系统的.prototype属性中。这样这些方法就会出现在类的结构化实例中。由于有新奇的语法可以定义方法,我们应该用一下。然后,只需要区分所添加的方法属于类的所有实例,还是专属于某个给定的实例。在C++和Java语言中,解决这一问题的关键字是static。用在这里看起来也不错,用一下吧!

现在将众多方法其中的一个指定为函数,它会被称为构造函数。在C++和Java语言中,构造函数的名称要与类名一致,并且没有返回类型。由于JS没有返回类型,所以为了向后兼容,的确需要一个.constructor 属性。我们称这个方法为构造函数。

综上所述,可以重写Circle类了:

class Circle {
    constructor(radius) {
        this.radius = radius;
        Circle.circlesMade++;
    };

    static draw(circle, canvas) {
        // Canvas drawing code
    };

    static get circlesMade() {
        return !this._count ? 0 : this._count;
    };
    static set circlesMade(val) {
        this._count = val;
    };

    area() {
        return Math.pow(this.radius, 2) * Math.PI;
    };

    get radius() {
        return this._radius;
    };
    set radius(radius) {
        if (!Number.isInteger(radius))
            throw new Error("Circle radius must be an integer.");
        this._radius = radius;
    };
}

哇!我们不仅可以把与Circle相关的一切组织在一起,而且一切看起来如此地整洁。这绝对比一开始好多了。

即便如此,有些人可能还会有问题,找出极端的例子。我就试着预测一下,并解决其中的一些问题。

  • 分号用来做什么?为了“让一切看起来更像传统的类”,我们决定使用更为传统的分隔符。不喜欢它吗?这是可选的,分隔符并不是必须的。
  • 如果我不想要构造函数,但仍然想给已创建的对象添加方法该怎么办?很好!constructor方法完全是可选的。如果不这样做,默认情况就像已经敲了constructor() {}。
  • “constructor”可以是生成器吗?不可以!使用非普通方法(normal method)添加constructor会导致TypeError,包括生成器和访问器。
  • 可以使用计算属性名定义constructor吗?遗憾的是不可以。这将非常难以被探测。因此我们就不试了。如果使用计算属性名定义方法的话,最终方法会被命名为“constructor”,仍会得到一个名为 constructor的方法,而不是类的构造函数。
  • 如果改变Circle的值会怎样?是否会导致出现新的Circle,并且出错呢?不会的!就像函数表达式,类内部绑定了它们的名称。外部力量无法改变这个绑定。因此,在封闭范围内不管怎样设置Circle变量,构造函数中的Circle.circlesMade++都会按预期工作。
  • 好吧,但是我可以直接传入对象字面量作为函数的参数。使用新语法定义的类看起来行不通了。很幸运,ES6还增加了类表达式!可以对其命名或者匿名。除了在声明它们的范围内不会创建变量,其行为与上面描述的函数完全相同。
  • 上面的这些把戏如果是可枚举的,或者有什么其他性质会怎么样?这样做是为了可以给对象配置方法,但是当你对对象的属性进行枚举的时候,仅得到了已经添加进对象的数据属性。因为这是合理的,所以类里所配置的方法是configurable的,但不是enumerable的。
  • 喂,等等……实例变量在哪里?static常量呢?好问题!在ES6中,类的定义目前不存在实例变量和静态常量。不过好消息是,连同参与其他规范的过程中,我都强有力地支持在类的语法中设有static和const值。事实上,这已经出现在了规范相关的会议上。我想可以期待以后出现更多与此有关的讨论。
  • 好吧,即便如此,这些也都是极好的!我可以使用它们了吗?不完全可以。有那些可选用的polyfill(特别是Babel)存在,你可以试着使用它们。遗憾的是,在被主流浏览器原生地实现以前,还需要一些时间。我们这里讨论的一切都在Nightly版的Firefox浏览器实现过。Edge和Chrome浏览器也实现了,但是默认情况下并未被启用。还有个遗憾就是Safari浏览器还没实现这些新特性。
  • Java和C++都使用子类和super关键字,但这里并没提到,JS有相关概念吗?有的!但这完全是一个值得另外成文讨论的事情。回头再看我们今后有关使用子类的更新,将讨论更多有关JavaScript中类的威力。

译者简介:白云鹏,移动应用开发者,关注前端技术、架构设计、移动应用开发。个人博客: http://baiyunpeng.com

原文链接:ES6 In Depth: Classes

本译文遵循Creative Commons Attribution Share-Alike License v3.0 

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