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[zz]透悟JavaScript(3)

2009/07/31
原型扩展

    想必君的悟性极高,可能你会这样想:如果在JavaScript内置的那些如Object和Function等函数的prototype上添加些新的方法和属性,是不是就能扩展JavaScript的功能呢?

    那么,恭喜你,你得到了!

    在
AJAX技术迅猛发展的今天,许多成功的AJAX项目的JavaScript运行库都大量扩展了内置函数的prototype功能。比如微软的
ASP.NET AJAX,就给这些内置函数及其prototype添加了大量的新特性,从而增强了JavaScript的功能。

    我们来看一段摘自MicrosoftAjax.debug.js中的代码:

String.prototype.trim = function String$trim() {
    
if (arguments.length !== 0throw Error.parameterCount();
    
return this.replace(/^\s+|\s+$/g, );
}

    这段代码就是给内置String函数的prototype扩展了一个trim方法,于是所有的String类对象都有了trim方
法了。有了这个扩展,今后要去除字符串两段的空白,就不用再分别处理了,因为任何字符串都有了这个扩展功能,只要调用即可,真的很方便。

    当然,几乎很少有人去给Object的prototype添加方法,因为那会影响到所有的对象,除非在你的架构中这种方法的确是所有对象都需要的。

    前两年,微软在设计AJAX类库的初期,用了一种被称为“闭包”(closure)的技术来模拟“类”。其大致模型如下:

    function Person(firstName, lastName, age)
    {
        
//私有变量:
        var _firstName = firstName;
        
var _lastName = lastName;

        //公共变量:
        this.age = age;

        //方法:
        this.getName = function()
        {
            
return(firstName + " " + lastName);
        };
        
this.SayHello = function()
        {
            alert(
"Hello, I’m " + firstName + " " + lastName);
        };
    };
    
    
var BillGates = new Person("Bill""Gates"53);
    
var SteveJobs = new Person("Steve""Jobs"53);
    
    BillGates.SayHello();
    SteveJobs.SayHello();
    alert(BillGates.getName() 
+ " " + BillGates.age);
    alert(BillGates.firstName);     
//这里不能访问到私有变量

    很显然,这种模型的类描述特别象C#语言的描述形式,在一个构造函数里依次定义了私有成员、公共属性和可用的方法,显得非常优雅嘛。特别是“闭包”机制可以模拟对私有成员的保护机制,做得非常漂亮。

    所
谓的“闭包”,就是在构造函数体内定义另外的函数作为目标对象的方法函数,而这个对象的方法函数反过来引用外层外层函数体中的临时变量。这使得只要目标对
象在生存期内始终能保持其方法,就能间接保持原构造函数体当时用到的临时变量值。尽管最开始的构造函数调用已经结束,临时变量的名称也都消失了,但在目标
对象的方法内却始终能引用到该变量的值,而且该值只能通这种方法来访问。即使再次调用相同的构造函数,但只会生成新对象和方法,新的临时变量只是对应新的
值,和上次那次调用的是各自独立的。的确很巧妙!

    但是前面我们说过,给每一个对象设置一份方法是一种很大的浪费。还有,“闭包”
这种间接保持变量值的机制,往往会给JavaSript的垃圾回收器制造难题。特别是遇到对象间复杂的循环引用时,垃圾回收的判断逻辑非常复杂。无独有
偶,IE浏览器早期版本确实存在JavaSript垃圾回收方面的内存泄漏问题。再加上“闭包”模型在性能测试方面的表现不佳,微软最终放弃了“闭包”模
型,而改用“原型”模型。正所谓“有得必有失”嘛。

    原型模型需要一个构造函数来定义对象的成员,而方法却依附在该构造函数的原型上。大致写法如下:

    //定义构造函数
    function Person(name)
    {
        
this.name = name;   //在构造函数中定义成员
    };
    
    
//方法定义到构造函数的prototype上
    Person.prototype.SayHello = function()
    {
        alert(
"Hello, I’m " + this.name);
    };    
    
    
//子类构造函数
    function Employee(name, salary)
    {
        Person.call(
this, name);    //调用上层构造函数
        this.salary = salary;       //扩展的成员
    };
    
    
//子类构造函数首先需要用上层构造函数来建立prototype对象,实现继承的概念
    Employee.prototype = new Person()   //只需要其prototype的方法,此对象的成员没有任何意义!
    
    
//子类方法也定义到构造函数之上
    Employee.prototype.ShowMeTheMoney = function()
    {
        alert(
this.name + " $" + this.salary);
    };
    
    
var BillGates = new Person("Bill Gates");
    BillGates.SayHello();    
    
    
var SteveJobs = new Employee("Steve Jobs"1234);
    SteveJobs.SayHello();
    SteveJobs.ShowMeTheMoney();

    原型类模型虽然不能模拟真正的私有变量,而且也要分两部分来定义类,显得不怎么“优雅”。不过,对象间的方法是共享的,不会遇到垃圾回收问题,而且性能优于“闭包”模型。正所谓“有失必有得”嘛。

    在原型模型中,为了实现类继承,必须首先将子类构造函数的prototype设置为一个父类的对象实例。创建这个父类对象实例的目的就是为
了构成原型链,以起到共享上层原型方法作用。但创建这个实例对象时,上层构造函数也会给它设置对象成员,这些对象成员对于继承来说是没有意义的。虽然,我
们也没有给构造函数传递参数,但确实创建了若干没有用的成员,尽管其值是undefined,这也是一种浪费啊。

    唉!世界上没有完美的事情啊!

原型真谛

    正当我们感概万分时,天空中一道红光闪过,祥云中出现了观音菩萨。只见她手持玉净瓶,轻拂翠柳枝,洒下几滴甘露,顿时让JavaScript又添新的灵气。

    观音洒下的甘露在JavaScript的世界里凝结成块,成为了一种称为“语法甘露”的东西。这种语法甘露可以让我们编写的代码看起来更象对象语言。

    要想知道这“语法甘露”为何物,就请君侧耳细听。

    在理解这些语法甘露之前,我们需要重新再回顾一下JavaScript构造对象的过程。

    我
们已经知道,用 var anObject = new aFunction()
形式创建对象的过程实际上可以分为三步:第一步是建立一个新对象;第二步将该对象内置的原型对象设置为构造函数prototype引用的那个原型对象;第
三步就是将该对象作为this参数调用构造函数,完成成员设置等初始化工作。对象建立之后,对象上的任何访问和操作都只与对象自身及其原型链上的那串对象
有关,与构造函数再扯不上关系了。换句话说,构造函数只是在创建对象时起到介绍原型对象和初始化对象两个作用。

    那么,我们能否自己定义一个对象来当作原型,并在这个原型上描述类,然后将这个原型设置给新创建的对象,将其当作对象的类呢?我们又能否将这个原型中的一个方法当作构造函数,去初始化新建的对象呢?例如,我们定义这样一个原型对象:

    var Person =  //定义一个对象来作为原型类
    {
        Create: 
function(name, age)  //这个当构造函数
        {
            
this.name = name;
            
this.age = age;
        },
        SayHello: 
function()  //定义方法
        {
            alert(
"Hello, I’m " + this.name);
        },
        HowOld: 
function()  //定义方法
        {
            alert(
this.name + " is " + this.age + " years old.");
        }
    };

    这个JSON形式的写法多么象一个C#的类啊!既有构造函数,又有各种方法。如果可以用某种形式来创建对象,并将对象的内置的原型设置为上面这个“类”对象,不就相当于创建该类的对象了吗?

    但遗憾的是,我们几乎不能访问到对象内置的原型属性!尽管有些浏览器可以访问到对象的内置原型,但这样做的话就只能限定了用户必须使用那种浏览器。这也几乎不可行。

    那么,我们可不可以通过一个函数对象来做媒介,利用该函数对象的prototype属性来中转这个原型,并用new操作符传递给新建的对象呢?

    其实,象这样的代码就可以实现这一目标:

    function anyfunc(){};           //定义一个函数躯壳
    anyfunc.prototype = Person;     //将原型对象放到中转站prototype
    var BillGates = new anyfunc();  //新建对象的内置原型将是我们期望的原型对象

    不过,这个anyfunc函数只是一个躯壳,在使用过这个躯壳之后它就成了多余的东西了,而且这和直接使用构造函数来创建对象也没啥不同,有点不爽。

    可是,如果我们将这些代码写成一个通用函数,而那个函数躯壳也就成了函数内的函数,这个内部函数不就可以在外层函数退出作用域后自动消亡吗?而且,我们可以将原型对象作为通用函数的参数,让通用函数返回创建的对象。我们需要的就是下面这个形式:

    function New(aClass, aParams)    //通用创建函数
    {
        
function new_()     //定义临时的中转函数壳
        {
            aClass.Create.apply(
this, aParams);   //调用原型中定义的的构造函数,中转构造逻辑及构造参数
        };
        new_.prototype 
= aClass;    //准备中转原型对象
        return new new_();          //返回建立最终建立的对象
    };
    
    
var Person =        //定义的类
    {
        Create: 
function(name, age)
        {
            
this.name = name;
            
this.age = age;
        },
        SayHello: 
function()
        {
            alert(
"Hello, I’m " + this.name);
        },
        HowOld: 
function()
        {
            alert(
this.name + " is " + this.age + " years old.");
        }
    };
    
    
var BillGates = New(Person, ["Bill Gates"53]);  //调用通用函数创建对象,并以数组形式传递构造参数
    BillGates.SayHello();
    BillGates.HowOld();

    alert(BillGates.constructor == Object);     //输出:true

    这里的通用函数New()就是一个“语法甘露”!这个语法甘露不但中转了原型对象,还中转了构造函数逻辑及构造参数。

    有
趣的是,每次创建完对象退出New函数作用域时,临时的new_函数对象会被自动释放。由于new_的prototype属性被设置为新的原型对象,其原
来的原型对象和new_之间就已解开了引用链,临时函数及其原来的原型对象都会被正确回收了。上面代码的最后一句证明,新创建的对象的
constructor属性返回的是Object函数。其实新建的对象自己及其原型里没有constructor属性,那返回的只是最顶层原型对象的构造
函数,即Object。

    有了New这个语法甘露,类的定义就很像C#那些静态对象语言的形式了,这样的代码显得多么文静而优雅啊!

    当然,这个代码仅仅展示了“语法甘露”的概念。我们还需要多一些的语法甘露,才能实现用简洁而优雅的代码书写类层次及其继承关系。好了,我们再来看一个更丰富的示例吧:

    //语法甘露:
    var object =    //定义小写的object基本类,用于实现最基础的方法等
    {
        isA: 
function(aType)   //一个判断类与类之间以及对象与类之间关系的基础方法
        {
            
var self = this;
            
while(self)
            {
                
if (self == aType)
                  
return true;
                self 
= self.Type;
            };
            
return false;
        }
    };
    
    
function Class(aBaseClass, aClassDefine)    //创建类的函数,用于声明类及继承关系
    {
        
function class_()   //创建类的临时函数壳
        {
            
this.Type = aBaseClass;    //我们给每一个类约定一个Type属性,引用其继承的类
            for(var member in aClassDefine)
                
this[member] = aClassDefine[member];    //复制类的全部定义到当前创建的类
        };
        class_.prototype 
= aBaseClass;
        
return new class_();
    };
    
    
function New(aClass, aParams)   //创建对象的函数,用于任意类的对象创建
    {
        
function new_()     //创建对象的临时函数壳
        {
            
this.Type = aClass;    //我们也给每一个对象约定一个Type属性,据此可以访问到对象所属的类
            if (aClass.Create)
              aClass.Create.apply(
this, aParams);   //我们约定所有类的构造函数都叫Create,这和DELPHI比较相似
        };
        new_.prototype 
= aClass;
        
return new new_();
    };

    //语法甘露的应用效果:    
    var Person = Class(object,      //派生至object基本类
    {
        Create: 
function(name, age)
        {
            
this.name = name;
            
this.age = age;
        },
        SayHello: 
function()
        {
            alert(
"Hello, I’m " + this.name + "" + this.age + " years old.");
        }
    });
    
    
var Employee = Class(Person,    //派生至Person类,是不是和一般对象语言很相似?
    {
        Create: 
function(name, age, salary)
        {
            Person.Create.call(
this, name, age);  //调用基类的构造函数
            this.salary = salary;
        },
        ShowMeTheMoney: 
function()
        {
            alert(
this.name + " $" + this.salary);
        }
    });

    var BillGates = New(Person, ["Bill Gates"53]);
    
var SteveJobs = New(Employee, ["Steve Jobs"531234]);
    BillGates.SayHello();
    SteveJobs.SayHello();
    SteveJobs.ShowMeTheMoney();
    
    
var LittleBill = New(BillGates.Type, ["Little Bill"6]);   //根据BillGate的类型创建LittleBill
    LittleBill.SayHello();
    
    alert(BillGates.isA(Person));       
//true
    alert(BillGates.isA(Employee));     //false
    alert(SteveJobs.isA(Person));       //true
    alert(Person.isA(Employee));        //false
    alert(Employee.isA(Person));        //true

    “语法甘露”不用太多,只要那么一点点,就能改观整个代码的易读性和流畅性,从而让代码显得更优雅。有了这些语法甘露,JavaScript就很像一般对象语言了,写起代码了感觉也就爽多了!

    令
人高兴的是,受这些甘露滋养的JavaScript程序效率会更高。因为其原型对象里既没有了毫无用处的那些对象级的成员,而且还不存在
constructor属性体,少了与构造函数间的牵连,但依旧保持了方法的共享性。这让JavaScript在追溯原型链和搜索属性及方法时,少费许多
工夫啊。

    我们就把这种形式称为“甘露模型”吧!其实,这种“甘露模型”的原型用法才是符合prototype概念的本意,才是的JavaScript原型的真谛!

    想
必微软那些设计AJAX架构的工程师看到这个甘露模型时,肯定后悔没有早点把AJAX部门从美国搬到咱中国的观音庙来,错过了观音菩萨的点化。当然,我们
也只能是在代码的示例中,把Bill
Gates当作对象玩玩,真要让他放弃上帝转而皈依我佛肯定是不容易的,机缘未到啊!如果哪天你在微软新出的AJAX类库中看到这种甘露模型,那才是真正
的缘分!

编程的快乐

    在软件工业迅猛发展的今天,各式各样的编程语言层出不
穷,新语言的诞生,旧语言的演化,似乎已经让我们眼花缭乱。为了适应面向对象编程的潮流,JavaScript语言也在向完全面向对象的方向发展,新的
JavaScript标准已经从语义上扩展了许多面向对象的新元素。与此相反的是,许多静态的对象语言也在向JavaScript的那种简洁而幽雅的方向
发展。例如,新版本的C#语言就吸收了JSON那样的简洁表示法,以及一些其他形式的JavaScript特性。

    我们应该看到,
随着RIA(强互联应用)的发展和普及,AJAX技术也将逐渐淡出江湖,JavaScript也将最终消失或演化成其他形式的语言。但不管编程语言如何发
展和演化,编程世界永远都会在“数据”与“代码”这千丝万缕的纠缠中保持着无限的生机。只要我们能看透这一点,我们就能很容易地学习和理解软件世界的各种
新事物。不管是已熟悉的过程式编程,还是正在发展的函数式编程,以及未来量子纠缠态的大规模并行式编程,我们都有足够的法力来化解一切复杂的难题。

    佛
最后淡淡地说:只要我们放下那些表面的“类”,放下那些对象的“自我”,就能达到一种“对象本无根,类型亦无形”的境界,从而将自我融入到整个宇宙的生命
轮循环中。我们将没有自我,也没有自私的欲望,你就是我,我就是你,你中有我,我中有你。这时,我们再看这生机勃勃的编程世界时,我们的内心将自然生起无
限的慈爱之心,这种慈爱之心不是虚伪而是真诚的。关爱他人就是关爱自己,就是关爱这世界中的一切。那么,我们的心是永远快乐的,我们的程序是永远快乐的,
我们的类是永远快乐的,我们的对象也是永远快乐的。这就是编程的极乐!

    说到这里,在座的比丘都犹如醍醐灌顶,心中豁然开朗。看看左边这位早已喜不自禁,再看看右边那位也是心花怒放。

    蓦然回首时,唯见君拈花微笑…

原著:李战(leadzen).深圳 2008-2-23

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