[JS] 物件導向 JavaScript (object-oriented JavaScript)

Object-oriented JavaScript for beginners @ MDN > Learn web development

keywords: `object-oriented programming`

常用

// 取得某一物件的原型，使用 Object.getPrototypeOf()
Object.getPrototypeOf(obj); // 等同於過去的 obj.__proto__

// 檢驗某一屬性是否是該物件自己本身的，而非原型內的，使用 obj.hasOwnProperty(<property>)
obj.hasOwnProperty('foobar'); // 檢驗 obj 內有無名為 'foobar' 的屬性

// 檢驗某物件是否為某類別的實例 instanceof
obj instanceof Class;

物件導向程式設計（object-oriented programming）

keywords: `封裝（encapsulated）`, `命名空間（namespace）`, `物件實例（object instance）`, `類別（class）`, `建構子函式（constructor function）`, `實例化（instantiation）`

物件導向程式設計（OOP）的基本概念是使用物件的方式來表徵，並模擬真實世界中的事物。透過類別（class）的函式建構式（function constructor）可以產生物件實例（object instance），而這個從類別產生物件實例的過程稱作實例化（instantiation）。

不同的類別之間可以有繼承關係，例如 Student 和 Teacher 的類別都可以繼承自 Person 這個類別，如此 Student 和 Teacher 共通的屬性都可以繼承自 Person 中的「姓名」、「年齡」等屬性，都可以也可以保有該類別底下特有的部分。在多個不同的類別中建置相同的方法，但方法的內容不同，稱作「多型 (Polymorphism)」。

JavaScript 中的物件導向

JavaScript 中使用一種名為「建構式函式（constructor functions）」的函式來定義物件和它們的特色，透過函式建構式，將可以根據你的需要用更有效率的方式來產生許多物件，而這些物件都已經包含你所定義好的屬性和方法。

JavaScript 慣例上來說，函式建構式的命名會以大寫的字母開頭，如此可以更容易在程式中辨認出哪個函式是屬於建構式函式。

原型架構的程式語言

keywords: `原型鏈（prototype chain）`, `Object.getPrototypeOf(obj)`, `proto`

此外，JavaScript 被稱作是「原型架構（prototype-based）」的程式語言，在每一個 JavaScript 的物件中，都包含了一個原型物件（prototype object）可以當作該物件的模版，用來讓 JavaScript 的物件可以從原型物件中繼承屬性和方法，而原型物件本身可能又會有屬於它的原型物件，而這就是我們所稱的「原型鏈（prototype chain）」。更精確的說，這些原型物件中的屬性和方法是透過函式建構式定義的，而不是直接定義在物件實例上的。

很重要的是去區分物件的原型物件（prototype object）和定義函式建構的式的原型。某一物件的原型我們可以透過 Object.getPrototypeOf(obj) 或只透過即將被移除的 __proto__ 屬性來存取；而函式建構式的原型則是透過該建構式的 prototype 屬性來存取，例如 Foobar.prototype。

由於在 JavaScript 中是透過原型鏈來實做繼承的方式，在不同物件之間函式共享的行為被稱作 委託（delegation），即特定物件將功能委託至通用物件類型。「委託」其實比繼承更精確一點。因為「所繼承的功能」並不會複製到「進行繼承的物件」之上，卻是保留在通用物件之中。

函式建構式的 constructor 屬性

keywords: `instanceObj.constructor` , `instanceObj.constructor.name`

每一個建構式函式的 prototype 物件都包含一個名為 constructor 的屬性，而這個 constructor 屬性會指稱到建立該實例的建構式函式，因此你甚至可以用某一物件實例來產生該類別的新的物件實例，例如：

function Person(firstName, lastName) {
  this.firstName = firstName;
  this.lastName = lastName;
}

var aaron = new Person('Aaron', 'Chen');

// aaron.constructor 會指稱回 Person 這個函式建構式，
// 因此可以透過它產生其他的物件實例
var john = new aaron.constructor('John', 'Liang');
var constructorName = aaron.constructor.name; // 取得建構式的名稱

我們不常透過一個物件實例來產生另一個物件實例，但是當你沒辦法參照到原本的 function constructor 時，這麼做非常方便。

修改 prototype

修改 prototype 中的方法（function）

我們可以透過 Foobar.prototype 的方式來修改某個 function constructor 的 prototype 的內容，要留意的是－當你改變了該函式建構式中 prototype 內的方法，那麼所有根據這個建構式所建立的實例（不管是修改 prototype 之前或之後所建立的實例），在使用這個方法時，都會用到更新 prototype 後的方法：

function Person(firstName, lastName) {
  this.firstName = firstName;
  this.lastName = lastName;
}

// 定義一開始的 greet 方法
Person.prototype.greet = function () {
  console.log(`Hello, ${this.firstName} ${this.lastName}`);
};

var aaron = new Person('Aaron', 'Chen');
var john = new aaron.constructor('John', 'Liang');

aaron.greet(); // Hello, Aaron Chen

// 修改原本的 greet 方法
Person.prototype.greet = function () {
  console.log(`Welcome, ${this.firstName} ${this.lastName}`);
};

aaron.greet(); // Welcome, Aaron Chen
john.greet(); // Welcome, John Liang

當你改變了該函式建構式中 prototype 內的方法，那麼所有根據這個建構式所建立的實例（不管是修改 prototype 之前或之後所建立的實例），在使用這個方法時，都會用到更新 prototype 後的方法。

修改 prototype 中的屬性

我們很少直接在 prototype 定義屬性，除非它是在所有實例中都不會改變的常數：

Person.prototype.legalAge = 18;

你無法在建構式的 prototype 中透過 this 取得該物件的內容，因為這時候的 this 指稱到的會是全域物件（global object），因此你不能這麼做：

// 這麼做是錯誤的！！
Person.prototype.fullName = this.firstName + ' ' + this.lastName; // undefined undefined

JavaScript 中的繼承

keywords: `Object.getOwnPropertyNames(obj)`

原型鏈繼承：物件實例會影響到父層屬性

先建立父層類別 Person 和子層類別 Student：

// Parent Classes
function Person(name, age) {
  this.name = name || 'default';
  this.age = age || 0;
  this.interest = ['reading', 'music'];
}

Person.prototype.greet = function () {
  console.log(`My name is ${this.name}. I am ${this.age} years old.`);
};

// Child Classes
function Student(name) {
  this.name = name;
  this.score = 80;
}

接著透過 Student 的原型鏈（Student.prototype = new Person();），就可以讓 Student 繼承 Person 的內容：

// 讓 Student 繼承 Person
Student.prototype = new Person();

// 增加 Student 自己的方法
Student.prototype.say = function () {
  console.log(`My name is ${this.name}. I am studying.`);
};

使用子類別 Student：

var aaron = new Student('Aaron');
console.log(aaron.name); // Aaron                      --子類覆蓋父類的屬性
console.log(aaron.interest); // [ 'reading', 'music' ]     --父類的屬性
console.log(aaron.score); // 80                    --子類自己的屬性
aaron.greet(); // My name is ...        --繼承自父類的方法
aaron.say(); // I am studying             --子類自己的方法

var lucy = new Student('Lucy');
console.log(lucy.interest); // [ 'reading', 'music' ]

這麼做雖然乍看沒有太大問題，但是由於 interest 這個屬性是定義在父層元素，而父層元素是會被子層元素所影響，因此如果這樣寫：

// 因為在 aaron 物件中並沒有 interest 屬性
// 因此會找到的是 aaron.__proto__.interest
// 因此這樣寫會修改到父層的屬性
aaron.interest.push('basketball');

所以，雖然我們是想修改 aaron.interest 卻連帶的影響到的 lucy.interest

console.log(aaron.interest); // [ 'reading', 'music', 'basketball' ]
console.log(lucy.interest); // [ 'reading', 'music', 'basketball' ]

使用 Student.prototype = new Person(); 的作法與透過 Object.create() 的方法類似，兩者的差別主要在於 Object.create() 內的參數不一定要是 function constructor。

建構式函式繼承：物件實例不會影響到父層屬性

為了避免子類別的實例共享父類別屬性的問題，我們可以使用 Person.call(this) 的用法：

// Parent Class
function Person(name, age) {
  this.name = name || 'default';
  this.age = age || 0;
  this.interest = ['reading', 'music'];
}

// Child Class
function Student(name, age, score) {
  // 把 Person 裡面的 this 指稱對象改成當前透過 Student 建構式所建立的物件實例
  Person.call(this, name, age); // 只需填寫想延伸進 Student 的屬性
  this.score = score;
}

在 Person.call() 當中，不一定要填入 Person 中所有的屬性，而是只需使用想延伸到 Student 的屬性即可。

這時候等於是把 Person 建構式的內容複製了一份到 Student 當中：

function Student(name, age, score) {
  // 等同於把原本 Person 的內容複製到 Student 中
  this.name = name || 'default';
  this.age = age || 0;
  this.interest = ['reading', 'music'];

  this.score = score;
}

這時候它們就不會共享到父層的屬性了：

aaron = new Student('aaron', 28, 80);
lucy = new Student('lucy', 29, 88);

aaron.interest.push('basketball');
console.log(aaron.interest); //  ["reading", "music", "basketball"]
console.log(lucy.interest); //  ["reading", "music"]

組合繼承

同時結合「原型鏈繼承」和「建構式函式繼承」的方式：

// 父類別
function Person(name) {
  this.name = name || 'default';
  this.interest = ['reading', 'music'];
}
Person.prototype.say = function () {
  console.log(`Hello, I am Person. My name is ${this.name}`);
};

// 子類別
function Student(name, score) {
  Person.call(this, name); // 建構式函式繼承(繼承屬性)
  this.score = score;
}
Student.prototype = new Person(); // 原型鏈繼承(繼承方法)

aaron = new Student('aaron', 80);
lucy = new Student('lucy', 88);

aaron.interest.push('basketball');
console.log(aaron.interest); //  ["reading", "music", "basketball"]
console.log(lucy.interest); //  ["reading", "music"]

然而，這麼做還是有些問題：

Person 這個建構式函式會被呼叫到兩次

由於子類別為了繼承父類別的屬性使用了 Person.call()，另外子類別為了繼承父類別的方法又使用了 Student.prototype = new Person() ，使得 Person 被重複呼叫了兩次，為了解決這個問題，我們可以使用 Object.create() 方法：

Student.prototype = Object.create(Person.prototype);

// Student.prototype.__proto__ === Person.prototype;    // true

透過這種寫法 Person.prototype 當中的方法，會被放到 Student.prototype.__proto__ 當中可以被使用到。

Object.create( ) @ MDN - Web technology for developers

指稱到錯誤的 constructor

當我們使用 Student 產生物件實例時，constructor 會錯誤的指稱到 Person 而非 Student：

// 指稱到錯誤的 constructor.name
console.log(aaron.constructor.name); // Person

因此一般來說，我們會把原本的 constructor 給回去：

// 把原本正確的 constructor 給回去
Student.prototype.constructor = Student;

因此最後完整的繼承可以寫成：

// 父類別
function Person(name) {
  console.log('Person init');
  this.name = name || 'default';
  this.interest = ['reading', 'music'];
}
Person.prototype.say = function () {
  console.log(`Hello, I am Person. My name is ${this.name}`);
};

// 子類別
function Student(name, score) {
  Person.call(this, name); // 建構式函式繼承(繼承屬性)
  this.score = score;
}

Student.prototype = Object.create(Person.prototype); // 原型鏈繼承(繼承方法)
Student.prototype.constructor = Student;
Student.prototype.say = function () {
  console.log(`My name is ${this.name}. I'm a student.`);
};

aaron = new Student('aaron', 80);
lucy = new Student('lucy', 88);

// 子類別可以使用父類別的方法
aaron.say(); // My name is aaron. I'm a student.

// 子類別不會共享到父類別的屬性
aaron.interest.push('basketball');
console.log(aaron.interest); //  ["reading", "music", "basketball"]
console.log(lucy.interest); //  ["reading", "music"]

繼承自兩個以上的類別

如果我們的 Student 需要繼承自兩個以上的類別（例如，Person 和 Animal），那麼我們可以使用 Object.assign() 來將多個類別的方法延伸至 Student 內：

/**
 * 讓 Student 同時繼承 Person 和 Animal 兩個類別
 **/

function Student() {
  Person.call(this);
  Animal.call(this);
}

// inherit one class
Student.prototype = Object.create(Person.prototype);
// mixin another
Object.assign(Student.prototype, Animal.prototype);
// re-assign constructor
Student.prototype.constructor = Student;

Student.prototype.selfMethod = function () {
  // do something
};

Object.create @ MDN - Web technology for developers

JavaScript ES6 中的關鍵字 class

使用 class 建立建構式函式

在 ES6 中引入了 class 這個語法，可以更類似 classical inheritance 的方式來撰寫繼承，但要留意的是 JavaScript 的本質仍然是 prototypal inheritance，這個 class 只是個語法糖：

class Person {
  constructor(name, interests) {
    this.name = name;
    this.interests = interests;
  }

  greeting() {
    console.log(`Hi! I'm ${this.name}.`);
  }
}

使用 class 這個關鍵字表示我們要定義一個新的類別，在這個 block {} 中會定義這個 class 要有的功能：

透過 constructor() 這個方法可以定義建構式函式要在 Person 類別中使用到的屬性。
裡面的 greeting() 屬於類別方法（class methods），任何和這個類別有關的方法都可以定義在這裡。

接著我們一樣可以透過 new 運算子來實例化一個物件：

aaron = new Person('aaron', ['computer science']);
aaron.greeting();

❗ 在 JavaScript 中，class 的用法本質上只是個語法糖，底層的運作仍然是透過原型繼承（prototypal inheritance）的方式在運作。

使用 class 繼承建構式函式

接著我們可以建立一個 Teacher 類別，讓它是繼承 Person 而來，而這個稱作建立一個子類別（subclass）或稱作 subclassing。

要建立子類別可以使用 extends 這個關鍵字來告訴 JavaScript 現在建立的這個類別要根據哪個類別而來；透過 super() 這個關鍵字來說明要繼承哪些屬性進去：

class Teacher extends Person {
  constructor(name, interests, subject) {
    // 繼承字 Person 的屬性
    super(name, interests);

    // subject 是在 Teacher 類別中才有的屬性
    this.subject = subject;
  }
}

這時候我們就可以在 Teacher 的實例物件中使用到 Person 的方法：

let aaron = new Teacher('aaron', ['baseball'], 'psychology');
aaron.greeting();

使用 getter 和 setter

在 class 中我們可以設定 getter 和 setter 方法，**透過 getter 和 setter 所存取的屬性會被放在物件實例的原型（__proto__）中：

class Teacher extends Person {
  constructor(name, interests, subject) {
    super(name, interests);
    this._subject = subject;
  }

  // 這個 subject 會被放在物件實例的原型 __proto__ 中
  get subject() {
    return this._subject;
  }

  set subject(newSubject) {
    this._subject = newSubject;
  }
}

❗ 習慣上，對於只有區域內可以存取到的變數我們會以 _ 開頭來命名。

let aaron = new Teacher('aaron', ['baseball'], 'psychology');
console.log(aaron.subject); // 'psychology'
aaron.subject = 'Computer Science';

參考

Object-oriented JavaScript for beginners @ MDN > Learn web development：解釋物件導向的基本概念
Object Prototypes @ MDN > Learn web development：說明 JavaScript 中的原型鏈，以及如何修改 prototype
Inheritance in JavaScript @ MDN > Learn web development：說明實做 JavaScript 繼承的方式、Class 的使用、物件導向的使用時機
Inheritance and the prototype chain @ MDN > Web technology for developers
重新認識 JavaScript: Day 24 物件與原型鏈 @ iThome 鐵人賽
一篇文章理解 JS 繼承—原型鏈/構造函數/組合/原型式/寄生式/寄生組合/Class extends @ SegmentFault

keywords: object-oriented programming​

常用​

物件導向程式設計（object-oriented programming）​

keywords: 封裝（encapsulated）, 命名空間（namespace）, 物件實例（object instance）, 類別（class）, 建構子函式（constructor function）, 實例化（instantiation）​

JavaScript 中的物件導向​

原型架構的程式語言​

keywords: 原型鏈（prototype chain）, Object.getPrototypeOf(obj), __proto__​

函式建構式的 constructor 屬性​

keywords: instanceObj.constructor , instanceObj.constructor.name​

修改 prototype​

修改 prototype 中的方法（function）​

修改 prototype 中的屬性​

JavaScript 中的繼承​

keywords: Object.getOwnPropertyNames(obj)​

原型鏈繼承：物件實例會影響到父層屬性​

建構式函式繼承：物件實例不會影響到父層屬性​

組合繼承​

Person 這個建構式函式會被呼叫到兩次​

指稱到錯誤的 constructor​

繼承自兩個以上的類別​

JavaScript ES6 中的關鍵字 class​

使用 class 建立建構式函式​

使用 class 繼承建構式函式​

使用 getter 和 setter​

參考​