对于javascript来说,类是一种可选(而不是必须)的设计模式,而且在JavaScript这样的[[Prototype]] 语言中实现类是很蹩脚的。
这种蹩脚的感觉不只是来源于语法,虽然语法是很重要的原因。js里面有许多语法的缺点:繁琐杂乱的.prototype 引用、试图调用原型链上层同名函数时的显式伪多态以及不可靠、不美观而且容易被误解成“构造函数”的.constructor。
除此之外,类设计其实还存在更进一步的问题。传统面向类的语言中父类和子类、子类和实例之间其实是复制操作,但是在[[Prototype]] 中并没有复制。
对象关联代码和行为委托使用了[[Prototype]] 而不是将它藏起来,对比其简洁性可以看出,类并不适用于JavaScript。
class
不过并不需要再纠结于这个问题;可以看看ES6 的class机制。这里会介绍它的工作原理并分析class是否改进了之前提到的那些缺点。
下面是一个例子:
class Widget {
constructor(width,height) {
this.width = width || 50;
this.height = height || 50;
this.$elem = null;
}
render($where){
if (this.$elem) {
this.$elem.css( {
width: this.width + "px",
height: this.height + "px"
} ).appendTo( $where );
}
}
}
class Button extends Widget {
constructor(width,height,label) {
super( width, height );
this.label = label || "Default";
this.$elem = $( "<button>" ).text( this.label );
}
render($where) {
super( $where );
this.$elem.click( this.onClick.bind( this ) );
}
onClick(evt) {
console.log( "Button '" + this.label + "' clicked!" );
}
}
可以看出,语法较prototype优雅了许多。那还能解决什么问题呢?
1. (基本上)不再引用杂乱的.prototype了。
2. Button 声明时直接“ 继承” 了Widget, 不再需要通过Object.create(..) 来替换.prototype 对象,也不需要设置.__proto__ 或者Object.setPrototypeOf(..)。
3. 可以通过super(..) 来实现相对多态,这样任何方法都可以引用原型链上层的同名方法。这可以解决一个问题:构造函数不属于类,所以无法互相引用——super() 可以完美解决构造函数的问题。
4. class 字面语法不能声明属性(只能声明方法)。看起来这是一种限制,但是它会排除掉许多不好的情况,如果没有这种限制的话,原型链末端的“实例”可能会意外地获取其他地方的属性(这些属性隐式被所有“实例”所“共享”)。所以,class 语法实际上可以帮助你避免犯错。
5. 可以通过extends 很自然地扩展对象(子)类型,甚至是内置的对象(子)类型,比如Array 或RegExp。没有class ..extends 语法时,想实现这一点是非常困难的,基本上只有框架的作者才能搞清楚这一点。但是现在可以轻而易举地做到!
class 语法确实解决了典型原型风格代码中许多显而易见的语法问题。
class陷阱
然而,class 语法并没有解决所有的问题,在JavaScript 中使用“类”设计模式仍然存在许多深层问题。
首先,你可能会认为ES6 的class 语法是向JavaScript 中引入了一种新的“类”机制,其实不是这样。class 基本上只是现有[[Prototype]]机制的一种语法糖。
也就是说,class 并不会像传统面向类的语言一样在声明时静态复制所有行为。如果你(有意或无意)修改或者替换了父“类”中的一个方法,那子“类”和所有实例都会受到影响,因为它们在定义时并没有进行复制,只是使用基于[[Prototype]] 的实时委托:
class C {
constructor() {
this.num = Math.random();
}
rand() {
console.log( "Random: " + this.num );
}
}
var c1 = new C();
c1.rand(); // "Random: 0.4324299..."
C.prototype.rand = function() {
console.log( "Random: " + Math.round( this.num * 1000 ));
};
var c2 = new C();
c2.rand(); // "Random: 867"
c1.rand(); // "Random: 432" ——噢!
如果已经明白委托的原理,并不会期望得到“类”的副本的话,那这种行为才看起来比较合理。所以会问:为什么要使用本质上不是类的class语法呢?
ES6 中的class语法不是会让传统类和委托对象之间的区别更加难以发现和理解吗?
class 语法无法定义类成员属性(只能定义方法),如果为了跟踪实例之间共享状态必须要这么做,那你只能使用丑陋的.prototype 语法,像这样:
class C {
constructor() {
// 确保修改的是共享状态而不是在实例上创建一个屏蔽属性!
C.prototype.count++;
// this.count 可以通过委托实现我们想要的功能
console.log( "Hello: " + this.count );
}
}
// 直接向prototype 对象上添加一个共享状态
C.prototype.count = 0;
var c1 = new C();
// Hello: 1
var c2 = new C();
// Hello: 2
c1.count === 2; // true
c1.count === c2.count; // true
这种方法最大的问题是, 它违背了class 语法的本意, 在实现中暴露了.prototype。
如果使用this.count++ 的话,会发现在对象c1 和c2 上都创建了.count 属性,而不是更新共享状态。class 没有办法解决这个问题,并且干脆就不提供相应的语法支持,所以根本就不应该这样做。
此外,class 语法仍然面临意外屏蔽的问题:
class C {
constructor(id) {
// 噢,郁闷,我们的id 属性屏蔽了id() 方法
this.id = id;
}
id() {
console.log( "Id: " + id );
}
}
var c1 = new C( "c1" );
c1.id(); // TypeError -- c1.id 现在是字符串"c1"
除此之外,super也存在一些细微的问题。你可能认为super的绑定方法和this 类似,也就是说,无论目前的方法在原型链中处于什么位置,super 总会绑定到链中的上一层。
然而,出于性能考虑(this 绑定已经是很大的开销了),super 并不是动态绑定的,它会在声明时“静态”绑定。没什么大不了的,是吧?
可能不是这样。如果你和大多数JavaScript 开发者一样,会用许多不同的方法把函数应用在不同的(使用class 定义的)对象上,那你可能不知道,每次执行这些操作时都必须重新绑定super。
此外,根据应用方式的不同,super 可能不会绑定到合适的对象(至少和你想的不一样),所以你可能需要用toMethod(..) 来手动绑定super(类似用bind(..) 来绑定this)。
你已经习惯了把方法应用到不同的对象上,从而可以自动利用this 的隐式绑定规则。但是这对于super 来说是行不通的。
思考下面代码中super 的行为(D 和E 上):
class P {
foo() {
console.log( "P.foo" );
}
}
class C extends P {
foo() {
super();
}
}
var c1 = new C();
c1.foo(); // "P.foo"
var D = {
foo: function() { console.log( "D.foo" ); }
};
var E = {
foo: C.prototype.foo
};
// 把E 委托到D
Object.setPrototypeOf( E, D );
E.foo(); // "P.foo"
如果你认为super 会动态绑定(非常合理!),那你可能期望super() 会自动识别出E 委托了D,所以E.foo() 中的super() 应该调用D.foo()。
但事实并不是这样。出于性能考虑,super 并不像this 一样是晚绑定(late bound, 或者说动态绑定)的,它在[[HomeObject]].[[Prototype]] 上,[[HomeObject]] 会在创建时静态绑定。
在本例中,super() 会调用P.foo(),因为方法的[[HomeObject]] 仍然是C,C.[[Prototype]]是P。
确实可以手动修改super 绑定,使用toMethod(..) 绑定或重新绑定方法的[[HomeObject]](就像设置对象的[[Prototype]] 一样!)就可以解决本例的问题:
var D = {
foo: function() {
console.log( "D.foo" );
}
};
// 把E 委托到 D
var E = Object.create( D );
// 手动把foo 的[[HomeObject]] 绑定到E,E.[[Prototype]] 是D, 所以 super() 是D.foo()
E.foo = C.prototype.foo.toMethod( E, "foo" );
E.foo(); // "D.foo"
toMethod(..) 会复制方法并把homeObject 当作第一个参数(也就是我们传入的E),第二个参数(可选)是新方法的名称(默认是原方法名)。
除此之外,开发者还有可能会遇到其他问题,这有待观察。无论如何,对于引擎自动绑定的super 来说,你必须时刻警惕是否需要进行手动绑定。唉!
静态大于动态吗
通过上面的这些特性可以看出,ES6 的class 最大的问题在于,(像传统的类一样)它的语法有时会让你认为,定义了一个class 后,它就变成了一个(未来会被实例化的)东西的静态定义。你会彻底忽略C 是一个对象,是一个具体的可以直接交互的东西。
在传统面向类的语言中,类定义之后就不会进行修改,所以类的设计模式就不支持修改。
但是JavaScript 最强大的特性之一就是它的动态性,任何对象的定义都可以修改(除非你把它设置成不可变)。
class 似乎不赞成这样做,所以强制让你使用丑陋的.prototype 语法以及super 问题,等等。而且对于这种动态产生的问题,class 基本上都没有提供解决方案。
换句话说,class 似乎想告诉你:“动态太难实现了,所以这可能不是个好主意。这里有一种看起来像静态的语法,所以编写静态代码吧。”
对于JavaScript 来说这是多么悲伤的评论啊:动态太难实现了,我们假装成静态吧。(但是实际上并不是!)
总地来说,ES6 的class 想伪装成一种很好的语法问题的解决方案,但是实际上却让问题更难解决而且让JavaScript 更加难以理解。
总结
class 很好地伪装成JavaScript 中类和继承设计模式的解决方案,但是它实际上起到了反作用:它隐藏了许多问题并且带来了更多更细小但是危险的问题。
class 加深了过去20 年中对于JavaScript 中“类”的误解,在某些方面,它产生的问题比解决的多,而且让本来优雅简洁的[[Prototype]] 机制变得非常别扭。
结论:如果ES6 的class 让[[Prototype]] 变得更加难用而且隐藏了JavaScript 对象最重要的机制——对象之间的实时委托关联,我们难道不应该认为class 产生的问题比解决的多吗?难道不应该抵制这种设计模式吗?
这些问题无法得到回答,但是希望这里能从前所未有的深度分析这些问题,并且能够提供回答问题所需的所有信息。