ES6学习笔记(八)【class】

class 的继承

简介

Class 可以通过 extends 关键字实现继承，这比 ES5 的通过修改原型链实现继承，要清晰和方便很多。

class Point{}
class ColorPoint extends Point{}

上面代码定义了一个 ColorPoint 类，该类通过 extends 关键字，继承了 Point类的所有属性和方法。由于没有部署任何代码，所以这两个类完全一样，等于复制了一个 Point类。下面，我们在 ColorPoint 内部加上代码。

class ColorPoint extends Point{
    constructor(x, y, color){
        super(x, y); // 调用父类的 constructor(x, y)
        this.color = color;
    }
    toString(){
        return this.color + ''+ super.toString(); // 调用父类的 toString()
    }
}

上面代码中， constructor 方法和 toString方法之中，都出现了 super 关键字，它在这里表示父类的构造函数，用来新建父类的 this 对象。

子类必须在 constructor方法中调用 super方法，否则新建实例时就会报错。这是因为子类自己的 this对象，必须先通过父类的构造函数完成塑造，得到与父类同样的实例属性和方法，然后再对其进行加工，加上子类自己的实例属性和方法。如果得不到 super 方法，子类就得不到 this 对象。

class Point { /* ... */ }
class ColorPoint extends Point{
    constructor() {}
}
let cp = new ColorPoint(); // ReferenceError: Must call super constructor in derived class before accessing 'this' or returning from derived constructor

上面实例中， ColorPoint 继承了父类 Point ，但是它的构造函数没有调用 super方法，导致新建实例时报错。

ES5 的继承，实质上先创造了子类的实例对象 this，然后再将父类的方法添加到 this上面（Parent.apply(this)）。ES6 的继承机制完全不同，实质是先将父类实例对象的属性和方法，加到 this上面（所以必须先调用 super方法），然后再用子类的构造函数修改 this.

如果子类没有定义 constructor 方法，这个方法会默认被添加，代码如下。也就是说，不管有没有显式定义，任何一个子类都有 constructor方法。

class ColorPoint extends Point{}
// 等同于
class ColorPoint extends Point{
    constructor(...args){
        super(...args);    }
}

另一个需要注意的地方是，在子类的构造函数中，只有调用 super 之后，才可以会用 this 关键字，否则就会报错。这是因为子类的实例的构建，基于父类实例，只有 super 方法才能调用父类实例。

class Point {
    constructor(x, y){
        this.x = x;
        this.y = y;
    }
}
class ColorPoint extends Point{
    constructor(x, y, color){
        this.color = color; // RefenceError
        super(x, y);
        this.color = color; // 正确
    }
}

上面代码中，子类的 constructor 方法没有调用 super 之前，就使用 this关键字，结果报错，而放在 super 方法之后就是正确的。

下面是生成子类实例的代码。

let cp = new ColorPoint(25, 8, 'green');

cp instanceof ColorPoint // true
cp instanceof Point // true

上面代码中，实例对象cp同时是ColorPoint和Point两个类的实例，这与 ES5 的行为完全一致。

最后，父类的静态方法，也会被子类继承。

class A {
    static hello(){
        console.log('hello world');
    }
}

class B extends A{
    B.hello() // hello world
}

上面代码中， hello 是 A 类的静态方法， B 继承 A，也继承了 A 的静态方法。

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Object.getPrototypeOf()

Object.getPrototypeOf 方法可以用来从子类上获取父类。

Object.getPrototypeOf(ColorPoint) === Point // true

因此，可以使用这个方法判断，一个类是否继承了另一个类。

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super 关键字

super这个关键字，既可以当作函数使用，也可以当作对象使用。在这两种情况下，它的用法完全不同。

第一种情况，super作为函数调用时，代表父类的构造函数。ES6 要求，子类的构造函数必须执行一次super函数。

class A {}

class B extends A {
  constructor() {
    super();
  }
}

上面代码中，子类B的构造函数之中的super()，代表调用父类的构造函数。这是必须的，否则 JavaScript 引擎会报错。

注意，super虽然代表了父类A的构造函数，但是返回的是子类B的实例，即super内部的this指的是B，因此super()在这里相当于A.prototype.constructor.call(this)。

class A {
  constructor() {
    console.log(new.target.name);
  }
}
class B extends A {
  constructor() {
    super();
  }
}
new A() // A
new B() // B

上面代码中，new.target指向当前正在执行的函数。可以看到，在super()执行时，它指向的是子类B的构造函数，而不是父类A的构造函数。也就是说，super()内部的this指向的是B。

作为函数时，super()只能用在子类的构造函数之中，用在其他地方就会报错。

class A {}

class B extends A {
  m() {
    super(); // 报错
  }
}

上面代码中，super()用在B类的m方法之中，就会造成句法错误。

第二种情况， super 作为对象，在普通方法中，指向父类的原型对象，在静态方法中，指向父类。

class A{
    p(){
        return 2;
    }
}
class B extends A{
    constructor(){
        super();
        console.log(super.p()); // 2
    }
}

let b = new B();

上面代码中，子类B当中的super.p()，就是将super当作一个对象使用。这时，super在普通方法之中，指向A.prototype，所以super.p()就相当于A.prototype.p()。

这里需要注意，由于super指向父类的原型对象，所以定义在父类实例上的方法或属性，是无法通过super调用的。

class A {
  constructor() {
    this.p = 2;
  }
}

class B extends A {
  get m() {
    return super.p;
  }
}

let b = new B();
b.m // undefined

上面代码中，p是父类A实例的属性，super.p就引用不到它。

如果属性定义在父类的原型对象上，super就可以取到。

class A {}
A.prototype.x = 2;

class B extends A {
  constructor() {
    super();
    console.log(super.x) // 2
  }
}

let b = new B();

上面代码中，属性x是定义在A.prototype上面的，所以super.x可以取到它的值。

ES6 规定，在子类普通方法中通过super调用父类的方法时，方法内部的this指向当前的子类实例。

class A {
  constructor() {
    this.x = 1;
  }
  print() {
    console.log(this.x);
  }
}

class B extends A {
  constructor() {
    super();
    this.x = 2;
  }
  m() {
    super.print();
  }
}

let b = new B();
b.m() // 2

上面代码中，super.print()虽然调用的是A.prototype.print()，但是A.prototype.print()内部的this指向子类B的实例，导致输出的是2，而不是1。也就是说，实际上执行的是super.print.call(this)。

由于this指向子类实例，所以如果通过super对某个属性赋值，这时super就是this，赋值的属性会变成子类实例的属性。

class A {
  constructor() {
    this.x = 1;
  }
}

class B extends A {
  constructor() {
    super();
    this.x = 2;
    super.x = 3;
    console.log(super.x); // undefined
    console.log(this.x); // 3
  }
}

let b = new B();

上面代码中，super.x赋值为3，这时等同于对this.x赋值为3。而当读取super.x的时候，读的是A.prototype.x，所以返回undefined。

如果super作为对象，用在静态方法之中，这时super将指向父类，而不是父类的原型对象。

class Parent {
  static myMethod(msg) {
    console.log('static', msg);
  }

  myMethod(msg) {
    console.log('instance', msg);
  }
}

class Child extends Parent {
  static myMethod(msg) {
    super.myMethod(msg);
  }

  myMethod(msg) {
    super.myMethod(msg);
  }
}

Child.myMethod(1); // static 1

var child = new Child();
child.myMethod(2); // instance 2

上面代码中，super在静态方法之中指向父类，在普通方法之中指向父类的原型对象。

另外，在子类的静态方法中通过super调用父类的方法时，方法内部的this指向当前的子类，而不是子类的实例。

class A {
  constructor() {
    this.x = 1;
  }
  static print() {
    console.log(this.x);
  }
}

class B extends A {
  constructor() {
    super();
    this.x = 2;
  }
  static m() {
    super.print();
  }
}

B.x = 3;
B.m() // 3

上面代码中，静态方法B.m里面，super.print指向父类的静态方法。这个方法里面的this指向的是B，而不是B的实例。

注意，使用super的时候，必须显式指定是作为函数、还是作为对象使用，否则会报错。

class A {}

class B extends A {
  constructor() {
    super();
    console.log(super); // 报错
  }
}

上面代码中，console.log(super)当中的super，无法看出是作为函数使用，还是作为对象使用，所以 JavaScript 引擎解析代码的时候就会报错。这时，如果能清晰地表明super的数据类型，就不会报错。

class A {}

class B extends A {
  constructor() {
    super();
    console.log(super.valueOf() instanceof B); // true
  }
}

let b = new B();

上面代码中，super.valueOf()表明super是一个对象，因此就不会报错。同时，由于super使得this指向B的实例，所以super.valueOf()返回的是一个B的实例。

最后，由于对象总是继承其他对象的，所以可以在任意一个对象中，使用super关键字。

var obj = {
  toString() {
    return "MyObject: " + super.toString();
  }
};

obj.toString(); // MyObject: [object Object]

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类的 prototype 属性和__proto__属性

大多数浏览器的 ES5 实现之中，每一个对象都有__proto__属性，指向对应的构造函数的prototype属性。Class 作为构造函数的语法糖，同时有prototype属性和__proto__属性，因此同时存在两条继承链。

（1）子类的__proto__属性，表示构造函数的继承，总是指向父类。

（2）子类prototype属性的__proto__属性，表示方法的继承，总是指向父类的prototype属性。

class A {
}

class B extends A {
}

B.__proto__ === A // true
B.prototype.__proto__ === A.prototype // true

上面代码中，子类B的__proto__属性指向父类A，子类B的prototype属性的__proto__属性指向父类A的prototype属性。

这样的结果是因为，类的继承是按照下面的模式实现的。

class A {
}

class B {
}

// B 的实例继承 A 的实例
Object.setPrototypeOf(B.prototype, A.prototype);

// B 继承 A 的静态属性
Object.setPrototypeOf(B, A);

const b = new B();

《对象的扩展》一章给出过Object.setPrototypeOf方法的实现。

Object.setPrototypeOf = function (obj, proto) {
  obj.__proto__ = proto;
  return obj;
}

因此，就得到了上面的结果。

Object.setPrototypeOf(B.prototype, A.prototype);
// 等同于
B.prototype.__proto__ = A.prototype;

Object.setPrototypeOf(B, A);
// 等同于
B.__proto__ = A;

这两条继承链，可以这样理解：作为一个对象，子类（B）的原型（__proto__属性）是父类（A）；作为一个构造函数，子类（B）的原型对象（prototype属性）是父类的原型对象（prototype属性）的实例。

Object.create(A.prototype);
// 等同于
B.prototype.__proto__ = A.prototype;

extends关键字后面可以跟多种类型的值。

class B extends A {
}

上面代码的A，只要是一个有prototype属性的函数，就能被B继承。由于函数都有prototype属性（除了Function.prototype函数），因此A可以是任意函数。

下面，讨论两种情况。第一种，子类继承Object类。

class A extends Object {
}

A.__proto__ === Object // true
A.prototype.__proto__ === Object.prototype // true

这种情况下，A其实就是构造函数Object的复制，A的实例就是Object的实例。

第二种情况，不存在任何继承。

class A {
}

A.__proto__ === Function.prototype // true
A.prototype.__proto__ === Object.prototype // true

这种情况下，A作为一个基类（即不存在任何继承），就是一个普通函数，所以直接继承Function.prototype。但是，A调用后返回一个空对象（即Object实例），所以A.prototype.__proto__指向构造函数（Object）的prototype属性。

实例的 proto 属性

子类实例的__proto__属性的__proto__属性，指向父类实例的__proto__属性。也就是说，子类的原型的原型，是父类的原型。

var p1 = new Point(2, 3);
var p2 = new ColorPoint(2, 3, 'red');

p2.__proto__ === p1.__proto__ // false
p2.__proto__.__proto__ === p1.__proto__ // true

上面代码中，ColorPoint继承了Point，导致前者原型的原型是后者的原型。

因此，通过子类实例的__proto__.__proto__属性，可以修改父类实例的行为。

p2.__proto__.__proto__.printName = function () {
  console.log('Ha');
};

p1.printName() // "Ha"

上面代码在ColorPoint的实例p2上向Point类添加方法，结果影响到了Point的实例p1。

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原生构造函数的继承

原生构造函数是指语言内置的构造函数，通常用来生成数据结构。ECMAScript 的原生构造函数大致有下面这些。

• Boolean()
• Number()
• String()
• Array()
• Date()
• Function()
• RegExp()
• Error()
• Object()

以前，这些原生构造函数是无法继承的，比如，不能自己定义一个Array的子类。

function MyArray() {
  Array.apply(this, arguments);
}

MyArray.prototype = Object.create(Array.prototype, {
  constructor: {
    value: MyArray,
    writable: true,
    configurable: true,
    enumerable: true
  }
});

上面代码定义了一个继承 Array 的MyArray类。但是，这个类的行为与Array完全不一致。

var colors = new MyArray();
colors[0] = "red";
colors.length  // 0

colors.length = 0;
colors[0]  // "red"

之所以会发生这种情况，是因为子类无法获得原生构造函数的内部属性，通过Array.apply()或者分配给原型对象都不行。原生构造函数会忽略apply方法传入的this，也就是说，原生构造函数的this无法绑定，导致拿不到内部属性。

ES5 是先新建子类的实例对象this，再将父类的属性添加到子类上，由于父类的内部属性无法获取，导致无法继承原生的构造函数。比如，Array构造函数有一个内部属性[[DefineOwnProperty]]，用来定义新属性时，更新length属性，这个内部属性无法在子类获取，导致子类的length属性行为不正常。

下面的例子中，我们想让一个普通对象继承Error对象。

var e = {};

Object.getOwnPropertyNames(Error.call(e))
// [ 'stack' ]

Object.getOwnPropertyNames(e)
// []

上面代码中，我们想通过Error.call(e)这种写法，让普通对象e具有Error对象的实例属性。但是，Error.call()完全忽略传入的第一个参数，而是返回一个新对象，e本身没有任何变化。这证明了Error.call(e)这种写法，无法继承原生构造函数。

ES6 允许继承原生构造函数定义子类，因为 ES6 是先新建父类的实例对象this，然后再用子类的构造函数修饰this，使得父类的所有行为都可以继承。下面是一个继承Array的例子。

class MyArray extends Array{
    constructor(..args){
        super(..args)
    }
}
var arr = new MyArray();
arr[0] = 12;
arr.length // 1

arr.length = 0;
arr[0] // undefined

上面代码定义了一个MyArray类，继承了Array构造函数，因此就可以从MyArray生成数组的实例。这意味着，ES6 可以自定义原生数据结构（比如Array、String等）的子类，这是 ES5 无法做到的。

上面这个例子也说明，extends关键字不仅可以用来继承类，还可以用来继承原生的构造函数。因此可以在原生数据结构的基础上，定义自己的数据结构。下面就是定义了一个带版本功能的数组。

class VersionedArray extends Array {
  constructor() {
    super();
    this.history = [[]];
  }
  commit() {
    this.history.push(this.slice());
  }
  revert() {
    this.splice(0, this.length, ...this.history[this.history.length - 1]);
  }
}

var x = new VersionedArray();

x.push(1);
x.push(2);
x // [1, 2]
x.history // [[]]

x.commit();
x.history // [[], [1, 2]]

x.push(3);
x // [1, 2, 3]
x.history // [[], [1, 2]]

x.revert();
x // [1, 2]

上面代码中，VersionedArray会通过commit方法，将自己的当前状态生成一个版本快照，存入history属性。revert方法用来将数组重置为最新一次保存的版本。除此之外，VersionedArray依然是一个普通数组，所有原生的数组方法都可以在它上面调用。

下面是一个自定义Error子类的例子，可以用来定制报错时的行为。

class ExtendableError extends Error {
  constructor(message) {
    super();
    this.message = message;
    this.stack = (new Error()).stack;
    this.name = this.constructor.name;
  }
}

class MyError extends ExtendableError {
  constructor(m) {
    super(m);
  }
}

var myerror = new MyError('ll');
myerror.message // "ll"
myerror instanceof Error // true
myerror.name // "MyError"
myerror.stack
// Error
//     at MyError.ExtendableError
//     ...

注意，继承Object的子类，有一个行为差异。

class NewObj extends Object{
  constructor(){
    super(...arguments);
  }
}
var o = new NewObj({attr: true});
o.attr === true  // false

上面代码中，NewObj继承了Object，但是无法通过super方法向父类Object传参。这是因为 ES6 改变了Object构造函数的行为，一旦发现Object方法不是通过new Object()这种形式调用，ES6 规定Object构造函数会忽略参数。

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Mixin 模式的实现

Mixin 指的是多个对象合成一个新的对象，新对象具有各个组成成员的接口。它的最简单实现如下。

const a = {
  a: 'a'
};
const b = {
  b: 'b'
};
const c = {...a, ...b}; // {a: 'a', b: 'b'}

上面代码中，c对象是a对象和b对象的合成，具有两者的接口。

下面是一个更完备的实现，将多个类的接口“混入”（mix in）另一个类。

function mix(...mixins) {
  class Mix {}

  for (let mixin of mixins) {
    copyProperties(Mix.prototype, mixin); // 拷贝实例属性
    copyProperties(Mix.prototype, Reflect.getPrototypeOf(mixin)); // 拷贝原型属性
  }

  return Mix;
}

function copyProperties(target, source) {
  for (let key of Reflect.ownKeys(source)) {
    if ( key !== "constructor"
      && key !== "prototype"
      && key !== "name"
    ) {
      let desc = Object.getOwnPropertyDescriptor(source, key);
      Object.defineProperty(target, key, desc);
    }
  }
}

上面代码的mix函数，可以将多个对象合成为一个类。使用的时候，只要继承这个类即可。

class DistributedEdit extends mix(Loggable, Serializable) {
  // ...
}

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