《JavaScript面向对象编程指南(第2版)》——1.6 面向对象的程序设计

简介: 现在,我们就来详细了解每个概念。当然,如果您在面向对象程序设计方面是一个新手,或者不能确定自己是否真的理解了这些概念,那也不必太过担心。以后我们还会通过一些代码来为您具体分析它们。尽管这些概念说起来好像很复杂、很高级,但一旦我们进入真正的实践,事情往往就会简单得多。
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本节书摘来自异步社区《JavaScript面向对象编程指南(第2版)》一书中的第1章,第1.6节,作者:【加拿大】Stoyan Stefanov著,更多章节内容可以访问云栖社区“异步社区”公众号查看

1.6 面向对象的程序设计

在深入学习JavaScript之前,我们首先要了解一下“面向对象”的具体含义,以及这种程序设计风格的主要特征。下面我们列出了一系列在面向对象程序设计(OOP)中最常用到的概念:

  • 对象、方法、属性;
  • 类;
  • 封装;
  • 聚合;
  • 重用与继承;
  • 多态。

现在,我们就来详细了解每个概念。当然,如果您在面向对象程序设计方面是一个新手,或者不能确定自己是否真的理解了这些概念,那也不必太过担心。以后我们还会通过一些代码来为您具体分析它们。尽管这些概念说起来好像很复杂、很高级,但一旦我们进入真正的实践,事情往往就会简单得多。

1.6.1 对象
既然这种程序设计风格叫做面向对象,那么其重点就应该在对象上。而所谓对象,实质上就是指“事物”(包括人和物)在程序设计语言中的表现形式。这里的“事物”可以是任何东西(如某个客观存在的对象,或者某些较为抽象的概念)。例如,对于猫这种常见对象来说,我们可以看到它们具有某些明确的特征(如颜色、名字、体型等),能执行某些动作(如喵喵叫、睡觉、躲起来、逃跑等)。在OOP语义中,这些对象特征都叫做属性,而那些动作则被称为方法。

此外,我们还有一个口语方面的类比1。

  • 对象往往是用名词来表示的(如book、person)。
  • 方法一般都是些动词(如read、run)。
  • 属性值则往往是一些形容词。

我们可以试一下。例如,在“The black cat sleeps on my head”这个句子中,“the cat”(名词)就是一个对象,“black”(形容词)则是一个颜色属性值,而“sleep”(动词)则代表一个动作,也就是OOP语义中的方法。甚至,为了进一步证明这种类比的合理性,我们也可以将句子中的“on my head”看做动作“sleep”的一个限定条件,因此,它也可以被当做传递给sleep方法的一个参数。

1.6.2 类
在现实生活中,相似对象之间往往都有一些共同的组成特征。例如蜂鸟和老鹰都具有鸟类的特征,因此它们可以被统称为鸟类。在OOP中,类实际上就是对象的设计蓝图或制作配方。“对象”这个词,我们有时候也叫做“实例”,所以我们可以说老鹰是鸟类的一个实例2。我们可以基于同一个类创建出许多不同的对象。因为类更多的是一种模板,而对象则是在这些模板的基础上被创建出来的实体。

但我们要明白,JavaScript与C++或Java这种传统的面向对象语言不同,它实际上压根儿没有类。该语言的一切都是基于对象的,其依靠的是一套原型(prototype)系统。而原型本身实际上也是一种对象,我们后面也会再来详细讨论这个问题。在传统的面向对象语言中,我们一般会这样描述自己的做法:“我基于Person类创建了一个叫做Bob的新对象。”而在这种基于原型的面向对象语言中,我们则要这样描述:“我将现有的Person对象扩展成了一个叫做Bob的新对象。”

1.6.3 封装
封装是另一个与OOP相关的概念,其主要用于阐述对象中所包含的内容。封装概念通常由两部分组成。

  • 相关的数据(用于存储属性)。
  • 基于这些数据所能做的事(所能调用的方法)。

除此之外,这个术语中还有另一层信息隐藏的概念,这完全是另一方面的问题。因此,我们在理解这个概念时,必须要留意它在OOP中的具体语境。

以一个MP3播放器为例。如果我们假设它是一个对象,那么作为该对象的用户,我们无疑需要一些类似于像按钮、显示屏这样的工作接口。这些接口会帮助我们使用该对象(如播放歌曲之类)。至于它们内部是如何工作的,我们并不清楚,而且大多数情况下也不会在乎这些。换句话说,这些接口的实现对我们来说是隐藏的。同样的,在OOP中也是如此。当我们在代码中调用一个对象的方法时,无论该对象是来自我们自己的实现还是某个第三方库,我们都不需要知道该方法是如何工作的。在编译型语言中,我们甚至都无法查看这些对象的工作代码。由于JavaScript是一种解释型语言,源代码是可以查看的。但至少在封装概念上它们是一致的,即我们只需要知道所操作对象的接口,而不必去关心它的具体实现。

关于信息隐藏,还有另一方面内容,即方法与属性的可见性。在某些语言中,我们能通过public、private、protected这些关键字来限定方法和属性的可见性。这种限定分类定义了对象用户所能访问的层次。例如,private方法只有其所在对象内部的代码才有权访问,而public方法则是任何人都能访问的。在JavaScript中,尽管所有的方法和属性都是public的,但是我们将会看到,该语言还是提供了一些隐藏数据的方法,以保护程序的隐密性。

1.6.4 聚合
所谓聚合,有时候也叫做组合,实际上是指我们将几个现有对象合并成一个新对象的过程。总之,这个概念所强调的就是这种将多个对象合而为一的能力。通过聚合这种强有力的方法,我们可以将一个问题分解成多个更小的问题。这样一来,问题就会显得更易于管理(便于我们各个击破)。当一个问题域的复杂程度令我们难以接受时,我们就可以考虑将它分解成若干子问题区,并且必要的话,这些问题区还可以再继续分解成更小的分区。这样做有利于我们从几个不同的抽象层次来考虑这个问题。

例如,个人电脑是一个非常复杂的对象,我们不可能知道它启动时所发生的全部事情。但如果我们将这个问题的抽象级别降低到一定的程度,只关注它几个组件对象的初始化工作,例如显示器对象、鼠标对象、键盘对象等,我们就很容易深入了解这些子对象情况,然后再将这些部分的结果合并起来,之前那个复杂问题就迎刃而解了。

我们还可以找到其他类似情况,例如Book是由一个或多个author对象、publisher对象、若干chapter对象以及一组table对象等组合(聚合)而成的对象。

1.6.5 继承
通过继承这种方式,我们可以非常优雅地实现对现有代码的重用。例如,我们有一个叫做Person的一般性对象,其中包含一些姓名、出生日期之类的属性,以及一些功能性函数,如步行、谈话、睡觉、吃饭等。然后,当我们发现自己需要一个Programmer对象时,当然,这时候你可以再将Person对象中所有的方法与属性重新实现一遍,但除此之外还有一种更聪明的做法,即我们可以让Programmer继承自Person,这样就省去了我们不少工作。因为Programmer对象只需要实现属于它自己的那部分特殊功能(例如“编写代码”),而其余部分只需重用Person的实现即可。

在传统的OOP环境中,继承通常指的是类与类之间的关系,但由于JavaScript中不存在类,因此它的继承只能发生在对象之间。

当一个对象继承自另一个对象时,通常会往其中加入新的方法,以扩展被继承的老对象。我们通常将这一过程称之为“B继承自A”或者“B扩展自A”。另外对于新对象来说,它也可以根据自己的需要,从继承的那组方法中选择几个来重新定义。这样做并不会改变对象的接口,因为其方法名是相同的,只不过当我们调用新对象时,该方法的行为与之前不同了。我们将这种重定义继承方法的过程叫做覆写。

1.6.6 多态
在之前的例子中,我们的Programmer对象继承了上一级对象Person的所有方法。这意味着这两个对象都实现了“talk”等方法。现在,我们的代码中有一个叫做Bob的变量,即便是在我们不知道它是一个Person对象还是一个Programmer对象情况下,也依然可以直接调用该对象的“talk”方法,而不必担心这会影响代码的正常工作。类似这种不同对象通过相同的方法调用来实现各自行为的能力,我们就称之为多态。

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