JavaScript面向对象的支持(6)

aimingoo Javascript, 面向对象

八、JavaScript面向对象的支持

4. 实例和实例引用

在.NET Framework对CTS(Common Type System)约定“一切都是对象”，并分为“值类型”和“引用类型”两种。其中“值类型”的对象在转换成“引用类型”数据的过程中，需要进行一个“装箱”和“拆箱”的过程。

在JavaScript也有同样的问题。我们看到的typeof关键字，返回以下六种数据类型："number"、"string"、"boolean"、"object"、"function" 和 "undefined"。

我们也发现JavaScript的对象系统中，有String、Number、Function、Boolean这四种对象构造器。那么，我们的问题是：如果有一个数字A，typeof(A)的结果，到底会是'number'呢，还是一个构造器指向function Number()的对象呢？

//
// 关于JavaScript的类型的测试代码
//
function getTypeInfo(V) {
  return (typeof V == 'object' ?  'Object, construct by '+V.constructor
   : 'Value, type of '+typeof V);
}

var A1 = 100;
var A2 = new Number(100);

document.writeln('A1 is ', getTypeInfo(A1), '<BR>');
document.writeln('A2 is ', getTypeInfo(A2), '<BR>');
document.writeln([A1.constructor === A2.constructor, A2.constructor === Number]);

测试代码的执行结果如下：

 A1 is Value, type of number
 A2 is Object, construct by function Number() { [native code] }
 true,true

我们注意到，A1和A2的构造器都指向Number。这意味着通过constructor属性来识别对象，(有时)比typeof更加有效。因为“值类型数据”A1作为一个对象来看待时，与A2有完全相同的特性。

——除了与实例引用有关的问题。

参考JScript手册，我们对其它基础类型和构造器做相同考察，可以发现：

  • 基础类型中的undefined、number、boolean和string，是“值类型”变量
  • 基础类型中的array、function和object，是“引用类型”变量
  • 使用new()方法构造出对象，是“引用类型”变量

下面的代码说明“值类型”与“引用类型”之间的区别：

//
// 关于JavaScript类型系统中的值/引用问题
//
var str1 = 'abcdefgh', str2 = 'abcdefgh';
var obj1 = new String('abcdefgh'), obj2 = new String('abcdefgh');

document.writeln([str1==str2, str1===str2], '<br>');
document.writeln([obj1==obj2, obj1===obj2]);

测试代码的执行结果如下：

 true, true
 false, false

我们看到，无论是等值运算(==)，还是全等运算(===)，对“对象”和“值”的理解都是不一样的。

更进一步的理解这种现象，我们知道：

  • 运算结果为值类型，或变量为值类型时，等值(或全等)比较可以得到预想结果
  • (即使包含相同的数据，)不同的对象实例之间是不等值(或全等)的
  • 同一个对象的不同引用之间，是等值(==)且全等(===)的

但对于String类型，有一点补充：根据JScript的描述，两个字符串比较时，只要有一个是值类型，则按值比较。这意味着在上面的例子中，代码str1==obj1会得到结果true。而全等(===)运算需要检测变量类型的一致性，因此str1===obj1的结果返回false。

JavaScript中的函数参数总是传入值参，引用类型(的实例)是作为指针值传入的。因此函数可以随意重写入口变量，而不用担心外部变量被修改。但是，需要留意传入的引用类型的变量，因为对它方法调用和属性读写可能会影响到实例本身。——但，也可以通过引用类型的参数来传出数据。

最后补充说明一下，值类型比较会逐字节检测对象实例中的数据，效率低但准确性高；而引用类型只检测实例指针和数据类型，因此效率高而准确性低。如果你需要检测两个引用类型是否真的包含相同的数据，可能你需要尝试把它转换成“字符串值”再来比较。

5. 函数的上下文环境

只要写过代码，你应该知道变量是有“全局变量”和“局部变量”之分的。绝大多数的JavaScript程序员也知道下面这些概念：

//
// JavaScript中的全局变量与局部变量
//
var v1 = '全局变量-1';
v2 = '全局变量-2';

function foo() {
  v3 = '全局变量-3';

  var v4 = '只有在函数内部并使用var定义的，才是局部变量';
}

按照通常对语言的理解来说，不同的代码调用函数，都会拥有一套独立的局部变量。因此下面这段代码很容易理解：

//
// JavaScript的局部变量
//
function MyObject() {
  var o = new Object;

  this.getValue = function() {
    return o;
  }
}

var obj1 = new MyObject();
var obj2 = new MyObject();
document.writeln(obj1.getValue() == obj2.getValue());

结果显示false，表明不同(实例的方法)调用返回的局部变量“obj1/obj2”是不相同。

变量的局部、全局特性与OOP的封装性中的“私有(private)”、“公开(public)”具有类同性。因此绝大多数资料总是以下面的方式来说明JavaScript的面向对象系统中的“封装权限级别”问题：

//
// JavaScript中OOP封装性
//
function MyObject() {
  // 1. 私有成员和方法
  var private_prop = 0;
  var private_method_1 = function() {
    // ...
    return 1
  }
  function private_method_2() {
    // ...
    return 1
  }

  // 2. 特权方法
  this.privileged_method = function () {
    private_prop++;
    return private_prop + private_method_1() + private_method_2();
  }

  // 3. 公开成员和方法
  this.public_prop_1 = '';
  this.public_method_1 = function () {
    // ...
  }
}

// 4. 公开成员和方法(2)
MyObject.prototype.public_prop_1 = '';
MyObject.prototype.public_method_1 = function () {
  // ...
}

var obj1 = new MyObject();
var obj2 = new MyObject();

document.writeln(obj1.privileged_method(), '<br>');
document.writeln(obj2.privileged_method());

在这里，“私有(private)”表明只有在(构造)函数内部可访问，而“特权(privileged)”是特指一种存取“私有域”的“公开(public)”方法。“公开(public)”表明在(构造)函数外可以调用和存取。

除了上述的封装权限之外，一些文档还介绍了其它两种相关的概念：

  • 原型属性：Classname.prototype.propertyName = someValue
  • (类)静态属性：Classname.propertyName = someValue

然而，从面向对象的角度上来讲，上面这些概念都很难自圆其说：JavaScript究竟是为何、以及如何划分出这些封装权限和概念来的呢？

——因为我们必须注意到下面这个例子所带来的问题：

//
// JavaScript中的局部变量
//
function MyFoo() {
  var i;

  MyFoo.setValue = function (v) {
     i = v;
  }
  MyFoo.getValue = function () {
     return i;
  }
}
MyFoo();

var obj1 = new Object();
var obj2 = new Object();

// 测试一
MyFoo.setValue.call(obj1, 'obj1');
document.writeln(MyFoo.getValue.call(obj1), '<BR>');

// 测试二
MyFoo.setValue.call(obj2, 'obj2');
document.writeln(MyFoo.getValue.call(obj2));
document.writeln(MyFoo.getValue.call(obj1));
document.writeln(MyFoo.getValue());

在这个测试代码中，obj1/obj2都是Object()实例。我们使用function.call()的方式来调用setValue/getValue，使得在MyFoo()调用的过程中替换this为obj1/obj2实例。

然而我们发现“测试二”完成之后，obj2、obj1以及function MyFoo()所持有的局部变量都返回了“obj2”。——这表明三个函数使用了同一个局部变量。

由此可见，JavaScript在处理局部变量时，对“普通函数”与“构造器”是分别对待的。这种处理策略在一些JavaScript相关的资料中被解释作“面向对象中的私有域”问题。而事实上，我更愿意从源代码一级来告诉你真相：这是对象的上下文环境的问题。——只不过从表面看去，“上下文环境”的问题被转嫁到对象的封装性问题上了。

(在阅读下面的文字之前，)先做一个概念性的说明：

  • 在普通函数中，上下文环境被window对象所持有
  • 在“构造器和对象方法”中，上下文环境被对象实例所持有

在JavaScript的实现代码中，每次创建一个对象，解释器将为对象创建一个上下文环境链，用于存放对象在进入“构造器和对象方法”时对function()内部数据的一个备份。

JavaScript保证这个对象在以后再进入“构造器和对象方法”内部时，总是持有该上下文环境，和一个与之相关的this对象。由于对象可能有多个方法，且每个方法可能又存在多层嵌套函数，因此这事实上构成了一个上下文环境的树型链表结构。而在构造器和对象方法之外，JavaScript不提供任何访问(该构造器和对象方法的)上下文环境的方法。

简而言之：

  • 上下文环境与对象实例调用“构造器和对象方法”时相关，而与(普通)函数无关
  • 上下文环境记录一个对象在“构造函数和对象方法”内部的私有数据
  • 上下文环境采用链式结构，以记录多层的嵌套函数中的上下文

由于上下文环境只与构造函数及其内部的嵌套函数有关，重新阅读前面的代码：

//
// JavaScript中的局部变量
//
function MyFoo() {
  var i;

  MyFoo.setValue = function (v) {
     i = v;
  }
  MyFoo.getValue = function () {
     return i;
  }
}
MyFoo();

var obj1 = new Object();
MyFoo.setValue.call(obj1, 'obj1');

我们发现setValue()的确可以访问到位于MyFoo()函数内部的“局部变量i”，但是由于setValue()方法的执有者是MyFoo对象(记住函数也是对象)，因此MyFoo对象拥有MyFoo()函数的唯一一份“上下文环境”。

接下来MyFoo.setValue.call()调用虽然为setValue()传入了新的this对象，但实际上拥有“上下文环境”的仍旧是MyFoo对象。因此我们看到无论创建多少个obj1/obj2，最终操作的都是同一个私有变量i。

全局函数/变量的“上下文环境”持有者为window，因此下面的代码说明了“为什么全局变量能被任意的对象和函数访问”：

//
// 全局函数的上下文
//
/*
function Window() {
*/
  var global_i = 0;
  var global_j = 1;

  function foo_0() {
  }

  function foo_1() {
  }
/*
}

window = new Window();
*/

因此我们可以看到foo_0()与foo_1()能同时访问global_i和global_j。接下来的推论是，上下文环境决定了变量的“全局”与“私有”。而不是反过来通过变量的私有与全局来讨论上下文环境问题。

更进一步的推论是：JavaScript中的全局变量与函数，本质上是window对象的私有变量与方法。而这个上下文环境块，位于所有(window对象内部的)对象实例的上下文环境链表的顶端，因此都可能访问到。

用“上下文环境”的理论，你可以顺利地解释在本小节中，有关变量的“全局／局部”作用域的问题，以及有关对象方法的封装权限问题。事实上，在实现JavaScript的C源代码中，这个“上下文环境”被叫做“JSContext”，并作为函数／方法的第一个参数传入。——如果你有兴趣，你可以从源代码中证实本小节所述的理论。

另外，《JavaScript权威指南》这本书中第4.7节也讲述了这个问题，但被叫做“变量的作用域”。然而重要的是，这本书把问题讲反了。——作者试图用“全局、局部的作用域”，来解释产生这种现象的“上下文环境”的问题。因此这个小节显得凌乱而且难以自圆其说。

不过在4.6.3小节，作者也提到了执行环境(execution context)的问题，这就与我们这里说的“上下文环境”是一致的了。然而更麻烦的是，作者又将读者引错了方法，试图用函数的上下文环境去解释DOM和ScriptEngine中的问题。

但这本书在“上下文环境链表”的查询方式上的讲述，是正确的而合理的。只是把这个叫成“作用域”有点不对，或者不妥。