js之如何实现 new、apply、call、bind 的底层逻辑

先思考几个问题:

  1. 用什么样的思路可以 new 关键词?
  2. apply、call、bind 这三个方法之间有什么区别?
  3. 怎样实现一个 apply 或者 call 的方法?

一、方法的基本介绍

1.1 new 原理介绍

new 关键词的主要作用就是执行一个构造函数、返回一个实例对象,在 new 的过程中,根据构造函数的情况,来确定是否可以接受参数的传递。下面我们通过一段代码来看一个简单的 new 的例子。

function Person(){
   this.name = 'Jack';
}
var p = new Person(); 
console.log(p.name)  // Jack

那么 new 在这个生成实例的过程中到底进行了哪些步骤来实现呢?总结下来大致分为以下几个步骤。

  1. 创建一个新对象;
  2. 将构造函数的作用域赋给新对象(this 指向新对象);
  3. 执行构造函数中的代码(为这个新对象添加属性);
  4. 返回新对象。

那么问题来了,如果不用 new 这个关键词,结合上面的代码改造一下,去掉 new,会发生什么样的变化呢?我们再来看下面这段代码。

function Person(){
  this.name = 'Jack';
}
var p = Person();
console.log(p) // undefined
console.log(name) // Jack
console.log(p.name) // 'name' of undefined

从上面的代码中可以看到,我们没有使用 new 这个关键词,返回的结果就是 undefined。其中由于 JavaScript 代码在默认情况下 this 的指向是 window,那么 name 的输出结果就为 Jack,这是一种不存在 new 关键词的情况。

那么当构造函数中有 return 一个对象的操作,结果又会是什么样子呢?我们再来看一段在上面的基础上改造过的代码。

function Person(){
   this.name = 'Jack'; 
   return {age: 18}
}
var p = new Person(); 
console.log(p)  // {age: 18}
console.log(p.name) // undefined
console.log(p.age) // 18

通过这段代码又可以看出,当构造函数最后 return 出来的是一个和 this 无关的对象时,new 命令会直接返回这个新对象,而不是通过 new 执行步骤生成的 this 对象。

但是这里要求构造函数必须是返回一个对象,如果返回的不是对象,那么还是会按照 new 的实现步骤,返回新生成的对象。接下来还是在上面这段代码的基础之上稍微改动一下。

function Person(){
   this.name = 'Jack'; 
   return 'tom';
}
var p = new Person(); 
console.log(p)  // {name: 'Jack'}
console.log(p.name) // Jack

可以看出,当构造函数中 return 的不是一个对象时,那么它还是会根据 new 关键词的执行逻辑,生成一个新的对象(绑定了最新 this),最后返回出来。

因此我们总结一下:new 关键词执行之后总是会返回一个对象,要么是实例对象,要么是 return 语句指定的对象

1.2 apply & call & bind 原理介绍

先来了解一下这三个方法的基本情况,call、apply 和 bind 是挂在 Function 对象上的三个方法,调用这三个方法的必须是一个函数。

  • func.call(thisArg, param1, param2, ...)
  • func.apply(thisArg, [param1,param2,...])
  • func.bind(thisArg, param1, param2, ...)
     

其中 func 是要调用的函数,thisArg 一般为 this 所指向的对象,后面的 param1、2 为函数 func 的多个参数,如果 func 不需要参数,则后面的 param1、2 可以不写。

这三个方法共有的、比较明显的作用就是,都可以改变函数 func 的 this 指向。call 和 apply 的区别在于,传参的写法不同:apply 的第 2 个参数为数组; call 则是从第 2 个至第 N 个都是给 func 的传参;而 bind 和这两个(call、apply)又不同,bind 虽然改变了 func 的 this 指向,但不是马上执行,而这两个(call、apply)是在改变了函数的 this 指向之后立马执行。

举个形象的例子再配合着代码一起看下。

例如,生活中我不经常做饭,家里没有锅,周末突然想给自己做个饭尝尝。但是家里没有锅,而我又不想出去买,所以就问隔壁邻居借了一个锅来用,这样做了饭,又节省了开销,一举两得。

对应在程序中:A 对象有个 getName 的方法,B 对象也需要临时使用同样的方法,那么这时候我们是单独为 B 对象扩展一个方法,还是借用一下 A 对象的方法呢?当然是可以借用 A 对象的 getName 方法,既达到了目的,又节省重复定义,节约内存空间。

let a = {
  name: 'jack',
  getName: function(msg) {
    return msg + this.name;
  } 
}

let b = {
  name: 'lily'
}

console.log(a.getName('hello~'));  // hello~jack
console.log(a.getName.call(b, 'hi~'));  // hi~lily
console.log(a.getName.apply(b, ['hi~']))  // hi~lily
let name = a.getName.bind(b, 'hello~');
console.log(name());  // hello~lily

从上面的代码执行的结果中可以发现,使用这三种方式都可以达成我们想要的目标,即通过改变 this 的指向,让 b 对象可以直接使用 a 对象中的 getName 方法。从结果中可以看到,最后三个方法输出的都是和 lily 相关的打印结果,满足了我们的预期。

二、方法的应用场景

2.1 判断数据类型

用 Object.prototype.toString 来判断类型是最合适的,下列是封装的一个判断数据类型的一个通用代码

function getType(obj){
  let type  = typeof obj;
  if (type !== "object") {
    return type;
  }
  return Object.prototype.toString.call(obj).replace(/^$/, '$1');
}

判断数据类型就是借用了 Object 的原型链上的 toString 方法,最后返回用来判断传入的 obj 的字符串,来确定最后的数据类型。

2.2 类数组借用方法

类数组因为不是真正的数组,所有没有数组类型上自带的种种方法,所以我们就可以利用一些方法去借用数组的方法,比如借用数组的 push 方法,看下面的一段代码。

var arrayLike = { 
  0: 'java',
  1: 'script',
  length: 2
} 

Array.prototype.push.call(arrayLike, 'jack', 'lily'); 
console.log(typeof arrayLike); // 'object'
console.log(arrayLike);
// {0: "java", 1: "script", 2: "jack", 3: "lily", length: 4}

 从上面的代码可以看到,arrayLike 是一个对象,模拟数组的一个类数组。从数据类型上看,它是一个对象。从上面的代码中可以看出,用 typeof 来判断输出的是 'object',它自身是不会有数组的 push 方法的,这里我们就用 call 的方法来借用 Array 原型链上的 push 方法,可以实现一个类数组的 push 方法,给 arrayLike 添加新的元素。

2.3 获取数组的最大 / 最小值

我们可以用 apply 来实现数组中判断最大 / 最小值,apply 直接传递数组作为调用方法的参数,也可以减少一步展开数组,可以直接使用 Math.max、Math.min 来获取数组的最大值 / 最小值,请看下面这段代码。

let arr = [13, 6, 10, 11, 16];
const max = Math.max.apply(Math, arr); 
const min = Math.min.apply(Math, arr);

console.log(max);  // 16
console.log(min);  // 6

2.4 继承

继承,它与 new、call 共同实现了各种各样的继承方式。那么下面我们结合着这一讲的内容再来回顾一下组合继承方式,代码如下。

  function Parent3 () {
    this.name = 'parent3';
    this.play = [1, 2, 3];
  }
  Parent3.prototype.getName = function () {
    return this.name;
  }
  function Child3() {
    Parent3.call(this);
    this.type = 'child3';
  }
  Child3.prototype = new Parent3();
  Child3.prototype.constructor = Child3;
  var s3 = new Child3();
  console.log(s3.getName());  // 'parent3'

三、如何自己实现这些方法

3.1 new 的实现

在执行 new 的这个过程中,new 被调用后大致做了哪几件事情。

  1. 让实例可以访问到私有属性;
  2. 让实例可以访问构造函数原型(constructor.prototype)所在原型链上的属性;
  3. 构造函数返回的最后结果是引用数据类型。

参考代码

function _new(ctor, ...args) {
    if(typeof ctor !== 'function') {
      throw 'ctor must be a function';
    }
    let obj = new Object();
    obj.__proto__ = Object.create(ctor.prototype);
    let res = ctor.apply(obj,  [...args]);
    let isObject = typeof res === 'object' && res !== null;
    let isFunction = typeof res === 'function';
    return isObject || isFunction ? res : obj;
};

3.2 apply 和 call 的实现

由于 apply 和 call 基本原理是差不多的,只是参数存在区别。实例代码为

Function.prototype.call = function (context, ...args) {
  var context = context || window;
  context.fn = this;
  var result = eval('context.fn(...args)');
  delete context.fn
  return result;
}

Function.prototype.apply = function (context, args) {
  let context = context || window;
  context.fn = this;
  let result = eval('context.fn(...args)');
  delete context.fn
  return result;
}

从上面的代码可以看出,实现 call 和 apply 的关键就在 eval 这行代码。其中显示了用 context 这个临时变量来指定上下文,然后还是通过执行 eval 来执行 context.fn 这个函数,最后返回 result。

 要注意这两个方法和 bind 的区别就在于,这两个方法是直接返回执行结果,而 bind 方法是返回一个函数,因此这里直接用 eval 执行得到结果。

3.3 bind 的实现

结合上面两个方法的实现,bind 的实现思路基本和 apply 一样,但是在最后实现返回结果这里,bind 和 apply 有着比较大的差异,bind 不需要直接执行,因此不再需要用 eval ,而是需要通过返回一个函数的方式将结果返回,之后再通过执行这个结果,得到想要的执行效果。

Function.prototype.bind = function (context, ...args) {
    if (typeof this !== "function") {
      throw new Error("this must be a function");
    }
    var self = this;
    var fbound = function () {
        self.apply(this instanceof self ? this : context, args.concat(Array.prototype.slice.call(arguments)));
    }
    if(this.prototype) {
      fbound.prototype = Object.create(this.prototype);
    }
    return fbound;

}

从上面的代码中可以看到,实现 bind 的核心在于返回的时候需要返回一个函数,故这里的 fbound 需要返回,但是在返回的过程中原型链对象上的属性不能丢失。因此这里需要用Object.create 方法,将 this.prototype 上面的属性挂到 fbound 的原型上面,最后再返回 fbound。这样调用 bind 方法接收到函数的对象,再通过执行接收的函数,即可得到想要的结果。

四、总结

 

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