细读 ES6 | Class 上篇

Question

来持续学习吧！今天仔细看下 ES6 中的 Class 语法。

一、简介

1. 类的由来

在 JavaScript 中，生成实例对象的传统方法是通过构造函数。

function Point(x, y) {
  this.x = x
  this.y = y
}

Point.prototype.toString = function() {
  return '(' + this.x + ', ' + this.y + ')'
}

var p = new Point(1, 2)

上面这种写法，跟传统的面向对象语言（比如 C++、Java）差异很大，很容易让新学习这门语言的程序员感到困惑。

在 ES6 提供了更接近传统语言的写法，引入了 Class（类）这个概念，作为对象的模板。通过 class 关键字，可以定义类。

基本上，ES6 的 class 可以看作只是一个语法糖，它的绝大部分功能，ES5 都可以做到，全新的 class 写法只是让对象原型的写法更加清晰、更像面向对象编程的语法而已。

上面示例，可以使用 ES6 的 class 改写为：

class Point {
  constructor(x, y) {
    this.x = x
    this.y = y
  }

  toString() {
    return '(' + this.x + ', ' + this.y + ')'
  }
}

上面的示例定义了一个“类”，可以看到里面有一个 constructor() 方法，这就是构造方法，而 this 关键字则代表实例对象。这种全新的 Class 写法，本质上与开头的 ES5 的构造函数 Point 是一致的。

Point 类除了构造方法，还定义了一个 toString() 方法。注意，定义了 toString() 方法的时候，前面不需要加上 function 这个关键字，直接把函数定义放进去就可以了。另外，方法与方法之间不需要逗号 , 分隔，加了会报错。

ES6 的类，完全可以看作构造函数的另一种写法。

class Point {
  // ...
}

console.log(typeof Point) // "function"
Point.prototype.constructor === Point // true
// 上面代码表明，类的数据类型就是函数，类本身就指向构造函数。

使用的时候，也是直接对类使用 new 关键字，跟构造函数的用法完全一致。还有，当实例化不指定参数列表时，new Point() 等同于 new Point。

与 ES5 有一点区别的是，类不能直接当作函数一样调用，即 Point() 是会抛出错误的：TypeError: Class constructor Point cannot be invoked without 'new'。而 ES5 中，若构造函数不使用 new 关键字进行实例化，而是直接当作函数调用是没问题的。

class Bar {
  doStuff() {
    console.log('stuff')
  }
}

const b = new Bar()
b.doStuff() // "stuff"

构造函数的 prototype 属性，在 ES6 的“类”上依然存在。事实上，类的所有方法都定义在类的 prototype 属性上面。我们在控制台打印下 point 实例对象：

class Point {
  constructor() {}

  toString() {}

  toValue() {}
}

const point = new Point()

上面的示例中，constructor()、toString()、toValue() 这三个方法，其实都是定义在 Point.prototype 上面。

point.constructor === Point.prototype.constructor // true

上面的示例中，point 是 Point 类的实例，它的 constructor() 方法就是 Point 类原型的 constructor() 方法。

小结：

• 在 Class 内部定义的方法，尽管与 ES5 一样最终都是挂载在 prototype 上的，但这些方法是不可枚举的。这一点与 ES5 的行为不一致。
• 在 Class 内部定义的属性，则是挂载在实例对象上的。

二、constructor

constructor() 方法是类的默认方法，通过 new 关键字实例化对象是，内部会自动调用该方法。一个类必须有 constructor() 方法。当你定义一个类时，若无显式定义，会自动添加一个空的默认 constructor() 方法（由 JS 引擎自动添加），即：

class Point {}

// 相当于
class Point {
  constructor() {}
}

constructor() 方法默认返回实例对象（即 this），亦可返回任意一个对象（引用类型的值）。

class Point() {
  constructor() {
    return Object.create(null)
    // 1. 若不显式 return 的话，默认返回 this
    // 2. 显式返回只能是引用值（即对象），若是原始值是无效的，此时仍然是返回 this。
    // 3. 以上两点，跟 ES5 实现构造方法表现是一致的。
    // 4. 一般情况，无需定义显式 return。
  }
}

const point = new Point()
console.log(point instanceof Point) // false

上面示例中，constructor() 返回了一个全新对象，导致了 point 对象并不是 Point 的实例对象。

三、类的实例

上面提到，Class 不能当做函数直接调用，否则会抛出语法错误的。正确地，应使用 new 关键字进行实例化。

class Point {}

// 正确
const p1 = new Point()
// 错误
const p2 = Point() // Uncaught TypeError: Class constructor Point cannot be invoked without 'new'

在 Class 中，如何定义属性和方法？那它们是挂载到实例对象，还是类的原型上？

下面我们来看看吧：

class Point {
  // 这样定义属性，也是挂载到实例对象的，并非挂载到 Point.prototype 上的哦
  z = 0

  constructor(x, y) {
    // 通过如下 this.xxx 的形式，可以显式地为实例对象增删属性和方法
    this.x = x // 
    this.y = y
    this.show = () => {
      return `The point is (${this.x}, ${this.y}).`
    }
    this.tmp = "It's temporary property."
    delete this.tmp
  }

  // 类似如下 setX、setY、setZ 等定义类的方法，它们最终是挂载到 Point.prototype，并非实例对象
  setX(x) {
    this.x = x
  }

  setY(y) {
    this.y = y
  }

  setZ(z) {
    this.z = z
  }
}

// 既然上面的方式定义属性，都挂载到实例对象上，
// 那怎样给 Point.prototype 添加“属性”呢？
// 只能利用 Point.prototype.xxx 了，像这样：
Object.assign(Point.prototype, {
  prop: 'haha',
  method: function () {}
})

const point = new Point(1, 10)

我们来打印一下 point 实例对象，一目了然：

与 ES5 一样，类的所有实例共享一个原型对象。

const p1 = new Point(1, 1)
const p2 = new Point(2, 2)

Object.getPrototypeOf(p1) === Object.getPrototypeOf(p2) // true

因此，不建议在实例中，利用 __proto__ 去改写原型，它会改变类的定义，进而影响到该类的所有实例。

// ❌ 以下做法不被推荐
const p1 = new Point(1, 1)
const p2 = new Point(2, 2)

p1.__proto__.print = function () {
 console.log('Oops')
}

p2.print() // "Oops"

请注意，以下这种写法及其结果。

class Point {
  fn() {
    console.log(1)
  }
}

// 在执行到这里时 class 内部的 fn 已经完成挂载到 Point.prototype 上，
// 因此下面会把原先原型上的 fn 方法覆盖
Point.prototype.fn = function() {
  console.log(2)
}

const p = new Point()
p.fn() // 2

四、setter、getter

在 JavaScript 中，我们可以借助 setter 和 getter 语法，以安全的方式来访问对象的属性。使用 getter 可以访问属性值，而 setter 可以修改属性值。

// 本例的 setter、getter 设计在实际中并无意义，
// 这里只是为了举例而举例罢了。
class Point {
  constructor(x, y) {
    this.x = x
    this.y = y
  }

  set prop(x) {
    console.log('setter:', x)
    this.x = x
  }

  get prop() {
    console.log('getter:', this.x)
    return this.x
  }
}

const point = new Point(1, 10)
point.prop = 100 // setter: 100
point.prop // gettter: 100

上面示例中，prop 属性有对应的存值函数和取值函数，因此存取行为都被自定义了。还有 getter、setter 方法是设置在属性的 Descripter 对象上的。

五、属性表达式

类的属性名，可以采用表达式，即计算属性名。

let methodName = 'getX'

class Point {
  [methodName]() {
    // ...
  }
}

// 访问
const point = new Point()
point[methodName] // or point.getX

六、类的表达方式

类内部是在严格模式下运行的。

类可以这样定义：

// 1️⃣ 类声明
class Foo {
  constructor() {}
}


// 2️⃣ 匿名类表达式（匿名类，就像匿名函数表达式一样）
const Foo = class {
  constructor() {}
}


// 3️⃣ 具名类表达式
const Foo = class NamedFoo {
  constructor() {
    // 在内部，可以使用 NamedFoo 或 Foo 访问类的属性或（静态）方法。
    // 但是，在类的外部只能使用 Foo，不能使用 NamedFoo。
    // 若内部无需使用到 NamedFoo，则可以使用匿名的方式。
    console.log(NamedFoo.name) // "NamedFoo"
    console.log(Foo.name) // "NamedFoo"
  }
}

Foo.name // "NamedFoo"
NamedFoo.name // ReferenceError: NamedFoo is not defined

以上三种类的表达方式，可以对应上：函数声明、匿名函数表达式、（具名）函数表达式，这点是相同的。

还有，利用“类表达式”的形式，可以写出立即执行的 Class，这点与函数表达式是相同的。

// 此时 foo 就是类的实例对象
const foo = new class {
  constructor(name) {
    this.name = name
  }
}('Frankie')

foo.name // "Frankie"

以上三种方式都可以定义一个类，但需要注意的是：

// 1. 重复声明一个类会抛出类型错误。
// 在这点上，class 与 let、const 表现是一致的，均不可重复声明。
class Foo {}
class Foo {} // Uncaught TypeError: Identifier 'Foo' has already been declared

// 2. class 同样不会“提升”（Hoisting），
// 因此实例化之前，一定要先声明类，否则会抛出引用错误。
const foo = new Foo() // ReferenceError: Cannot access 'Foo' before initialization
class Foo {}

七、注意点

1. 严格模式
   在类和模块的内部，默认就是严格模式，无需通过 use strict 来指定，也仅有严格模式可用。

2. 提升问题
   刚才提到使用 class 关键字声明的类，不存在“提升” （Hoisting）问题。这种规定的原因与类的继承有关，必须保证子类在父类之后定义。

3. name 属性
   本质上，ES6 的类只是 ES5 的构造函数的一层包装，所以函数的许多特性都被 class 继承，包括 name 属性。它总是返回 class 关键字后面的类名，若是匿名类表达式声明，则返回变量名。

class Foo {}
const Bar = class {}
const B = class Baz {}

console.log(Foo.name) // "Foo"
console.log(Bar.name) // "Bar"
console.log(B.name) // "Baz"

4. Generator 方法
   如果在某个方法之前加上星号（*），则表示该方法是一个 Generator 函数。

   以下示例中，Foo 类的 Symbol.iterator 方法就是一个 Generator 函数。Symbol.iterator 方法返回一个 Foo 类的默认遍历器，for...of循环会自动调用这个遍历器。

class Foo {
  constructor(...args) {
    this.args = args
  }

  *[Symbol.iterator]() {
    for (let arg of this.args) {
      yield arg
    }
  }
}

const foo = new Foo('Hello', 'World')
for (let x of foo) {
  console.log(x)
}
// "Hello"
// "World"

5. this 指向
   类的方法内部如果含有 this，它默认指向类的实例。但是，必须非常小心，一旦单独使用该方法，很可能会报错。注意，如果是静态方法内，this 指向类本身。

class Point {
  constructor(x, y) {
    this.x = x
    this.y = y
  }

  // static classMethod() {
  //   return this // this 指向 Point 本身
  // }

  getX() {
    return this.x
  }
}

const point = new Point(1, 10)
console.log(point.getX()) // 1

const { getX } = point
getX() // TypeError: Cannot read property 'x' of undefined

在上述示例中，getX 方法的 this 默认指向 Point 实例对象。但是，如果将这个方法提取出来单独使用，this 会指向该方法运行时所在的环境（由于 class 内部是严格模式，所以 this 实际指向的是 undefined），导致找不到 getX 方法而报错。

解决方法如下：

// 解决方法一
class Point {
  constructor(x, y) {
    this.x = x
    this.y = y
    this.getX = this.getX.bind(this) // 构造函数中绑定实例对象
  }

  getX() {
    return this.x
  }
}

// 解决方法二
class Point {
  constructor(x, y) {
    this.x = x
    this.y = y
  }

  // 这写法，相当于在 constructor 中定义了：
  // this.getX = () => { /* ... */ }
  getX = () => {
    return this.x
  }
}

// 注意，两者还是有区别的：
// 1. 两种解决方法，都会在 Point 的实例对象上，定义了一个 getX 方法。
// 2. 解决方法一，除了在实例对象上含有 getX 方法，在其实例对象的原型上也有一个 getX 方法。
// 3. 而解决方案二，其实只会将 getX 挂载到实例对象上，而原型上是没有的。
// 4. 以上的区别，其实上面的内容都有提到，如还不太清楚，建议回头再看看。

八、静态方法

类相当于实例的原型，所有在类中定义的方法，都会被实例继承。如果在一个方法前，加上 static 关键字，就表示该方法不会被实例继承，而是直接通过类来调用，这个就被称为**“静态方法”**。

class Foo {
  static classMethod() {
    console.log('Hello World!')
  }
}

// Correct
Foo.classMethod() // "Hello World!"

// Wrong
const foo = new Foo()
foo.classMethod() // TypeError: foo.classMethod is not a function

上述示例中，Foo 类的 classMethod 方法前有 static 关键字，表示该方法是一个静态方法，可以直接在 Foo 类上调用，而不是在 Foo 类的实例对象上调用。若通过实例对象调用静态方法，会抛出错误，因为实例对象上并没有 classMethod 方法。

注意，静态方法内 this 指向类本身，而非实例对象。

class Foo {
  static bar() {
    ths.baz() // this 指向 Foo 本身
  }

  static baz() {
    console.log('baz')
  }

  // 这是没问题的，允许静态方法与非静态方法重名
  // static qux() {
  //   // ...
  // }

  // 该方法只会在实例化时才会挂载到实例对象上
  // 而 Foo 类本身是不含此方法的
  // 因此，静态方法与非静态方法是可以重名的。
  qux() {
    console.log('qux')
  }
}

Foo.bar() // "baz"
Foo.qux() // TypeError: Foo.qux is not a function

父类的静态方法，可以被子类继承。

class Foo {
  static classMethod() {
    console.log('The static method of the parent class.')
  }
}

class Bar extends Foo {}

// 可以在子类中调用父类的 classMethod 静态方法
Bar.classMethod() // "The static method of the parent class."

若子类也定义了 classMethod 静态方法，可以通过 super 对象调用父类的 classMethod 静态方法。

class Foo {
  static classMethod() {
    console.log('The static method of the parent class.')
  }
}

class Bar extends Foo {
  static classMethod() {
    super.classMethod() // 调用父类静态方法
    console.log('Static method of subclass.')
  }
}

Bar.classMethod()
// "The static method of the parent class."
// "Static method of subclass."

九、静态属性

静态属性指的是 Class 本身的属性，即 Class.propName，而不是定义在实例对象上的属性。

目前，根据 ECMAScript 规定，Class 内部只有静态方法，没有静态属性。静态属性只能通过在 Class 外部定义。

class Foo {}
Foo.prop = 1 // 静态属性 prop
const foo = new Foo()

console.log(foo.prop) // undefined
console.log(Foo.prop) // 1

现在有一个提案提供了类的静态属性，写法是在属性签名加上 static 关键字。

class Foo {
  static prop = 1
}

通过以上方式来定义静态属性，显然要比老式写法更好地组织代码，其语义更好。而老式写法往往很容易让人忽略这个静态属性。

十、私有方法和私有属性

在目前，在 Class 内部定义的属性和方法，在类的外部都是可以访问到的。

而私有方法和私有属性的目的在于，它们只允许在 Class 内部访问，而外部是不能访问的。但由于目前 ECMAScript 标准并未提供，只能通过变通的方式模拟实现。

1. 通过命名加以区别

class Foo {
  // 公有方法
  bar() {
    this._baz()
  }

  // 私有方法，通过在变量方法名之前添加下划线 "_" 区分
  _baz() {
    // do something...
  }
}

但显然这仍然可在 Foo 实例对象中访问到 instance._baz()。

2. 将私有方法移出类

class Foo {
  // 公有方法
  bar(...args) {
    baz.apply(this, args)
  }
}

// 相当于私有方法
function baz() {
  // do something...
}

以上示例，间接使得 baz 成了类的“私有方法”，它对类的实例是不可见的。

3. 利用 Symbol 的唯一性，将私有方法的名称命名为 Symbol 值。

const _baz = Symbol('baz')

class Foo {
  // 公有方法
  bar(...args) {
    this[_baz].apply(this, args)
  }

  // 私有方法
  [_baz]() {
    // do something...
  }
}

以上示例中，_bar 是 Symbol 值，一般在封装类时不让其在获取到，以达到私有方法和私有属性的效果。但是仍然可通过 Reflect.ownKeys() 依然可以获取到。

Reflect.ownKeys(Foo.prototype) // ["constructor", "bar", Symbol(baz)]

私有属性的提案

目前，有一个提案为 Class 添加私有属性。在属性名之前，使用 # 表示。

class Foo {
  // 公用属性
  prop = 'public property'

  // 公有方法
  bar(...args) {
    this.#bar.apply(this, args)
  }

  // 私有属性
  #prop = 'private property'

  // 私有方法
  #bar() {
    // do something...
  }
}

const foo = new Foo()
foo.bar('bar') // Correct
foo.prop // Correct
Reflect.ownKeys(Foo.prototype) // ["constructor", "bar"]

// 外部不可访问私有属性和私有方法，会报错。
// foo.#prop // Wrong, SyntaxError: Private field '#prop' must be declared in an enclosing class
// foo.#bar() // Wrong

在上述示例中，#prop、#bar 就是私有属性和私有属性，且 # 是属性名的一部分，使用时也必须带有 #，因此 #prop 和 prop 是两个不同的属性。

另外，私有属性也可以设置 setter 和 getter 方法。

还有，私用属性和私有方法，前面也可以加上 static 关键字，使其成为静态的私有属性或方法。

class Foo {
  // 静态属性
  static prop = 'private property'

  // 静态私有属性
  static #prop = 'static private property'

  // 静态方法
  static bar() {
    console.log(Foo.prop)
    console.log(Foo.#prop)
  }

  // 静态私有方法
  static #bar() {
    console.log(Foo.prop)
    console.log(Foo.#prop)
  }
}

// 正常访问
Foo.prop // "private property"
Foo.bar() // "private property"、"static private property"

// 以下报错
Foo.#prop // Private field '#prop' must be declared in an enclosing class
Foo.#bar()

上面示例中，#prop 是静态私有属性，#bar 是静态私有方法，在 Class 外部是不能访问的，只能在内部使用。

还有，静态的私有属性或方法，都是可以被子类继承的。

class Bar extends Foo {}

Bar.prop // Correct
Bar.bar() // Correct

十一、new.target 属性

new 运算符是从构造函数生成实例对象的关键字。在构造函数是通过 new 或 Reflect.constructor() 调用的，那么 new.target 指向被被调用的构造函数，否则返回 undefined。

因此，可以利用它来确保构造函数只能通过 new 关键字来调用。例如：

function Point(x, y) {
  // 也可以这样判断：`new.target === Point`
  if (new.target !== undefined) {
    this.x = x
    this.y = y
  } else {
    throw new TypeError('Point() must be called with new.')
  }
}

const p1 = new Point(1, 2) // 正确使用方式
const p2 = Point(3, 4) // TypeError: Point() must be called with new.

而在类的构造方法中，new.target 指向**“直接”**被 new 执行的构造函数。那么，当子类继承父类时，在父类的构造方法中 new.target 指向子类。

class Point {
  constructor(x, y) {
    this.x = x
    this.y = y
    // 若子类继承父类时，new.target 指向子类。
    console.log(new.target === Point)

    // if (new.target === Point) {
    //   throw new TypeError('The Point class cannot be instantiated.')
    // }
  }
}

class P extends Point {
  constructor(x, y, z) {
    super(x, y)
    this.z = z
  }
}

const point = new Point(1, 2) // 会打印 true
const p = new P(1, 2, 3) // 会打印 false

利用此特性，可以写出不可独立使用，必须继承后才会使用的父类。如注释部分。

若在函数外部使用 new.target 会抛出错误：

new.target // SyntaxError: new.target expression is not allowed here

未完，下一篇接着介绍 Class 继承...

十二、参考

• Class 语法（阮一峰）
• 关于 ES6 Class 类