细读 ES6 | Class 下篇

Question

继上一篇介绍了 Class 的语法，今天来看看 ES6 中的继承。

在 ES5 大概有 6 种继承方式：类式继承、构造函数继承、组合式继承、原型继承、寄生式继承、寄生组合式继承，而这些方式都有一些各自的缺点，可看文章：深入 JavaScript 继承原理。

而 ES6 标准提供了 Class（类）的语法来定义类，语法很像传统的面向对象写法。本质上仍然是通过原型实现继承的，可以理解为 class 只是一个语法糖，跟传统面向对象的类又不一样。废话说完了，入正题...

那 Class 是怎样实现继承的呢？

一、简介

通过 extends 关键字实现继承，比 ES5 写一长串的原型链，方便清晰很多，对吧。

class Person {}

class Student extends Person {} // 没错，这样就实现了继承

上面的示例中，定义了一个 Student（子）类，该类通过 extends 关键字继承了 Person（父）类的所有属性和方法。但由于两个类中并没有实现什么功能，相当于 Student 复制了一个 Person 类而已。

需要注意的是，若子类自实现了 constructor 方法，需在其内部使用 super 关键字来调用父类的构造方法，否则当子类进行实例化时会报错。

class Person {}

class Student extends Person {
  constructor() {
    super()
    // 相当于调用父类 Person 的构造方法，
    // 相当于 Person.prototype.constructor.call(this)，
    // 而且，若 constructor 内使用了 this 关键字，
    // super() 一定要在 this 之前进行调用，否则会报错。
  }
}

const stu = new Student() // ReferenceError: Must call super constructor in derived class before accessing 'this' or returning from derived constructor

// 至于为什么上一个示例，实例化时并不会报错，原因如下：
// 当 constructor 缺省时，JS 引擎会默认添加一个 constructor 方法，相当于：
// 
// class Person {}
// class Student extends Person {
//   constructor(...args) {
//     super(...args)
//   }
// }

原因是，ES5 的继承实质是先创建子类的实例对象（即 this），然后再将父类的方法添加到实例对象 this 上（类似 Parent.apply(this)）。而 ES6 继承机制完全不同，它先将父类的实例对象的属性和方法，放到 this 上，然后再用子类的构造函数修改 this。因此，在子类使用 this 之前，需要调用 super() 方法执行父类的 constructor() 方法来创建实例对象 this。

我们来改下：

class Person {
  constructor(name, age) {
    this.name = name
    this.age = age
  }

  sayHi() {
    console.log(`Hi, my name is ${this.name}.`)
  }
}

class Student extends Person {
  constructor(name, age, stuNo) {
    super(name, age)
    this.stuNo = stuNo // this 只能在调用 super() 后使用
  }
}

const stu = new Student('Frankie', 20, 2021001)
stu.sayHi() // "Hi, my name is Frankie."

实例对象 stu 同时是 Student、Person 类的实例，这点与 ES5 表现一致。

stu instanceof Student // true
stu instanceof Person // true

二、Object.getPrototypeOf()

使用 Object.getPrototypeOf() 可以通过子类获取其直接父类。

Object.getPrototypeOf(stu) === Student // true
Object.getPrototypeOf(Student) === Person // true

// 也可以使用非标准的 __proto__ 访问原型
stu.__proto__.constructor === Student // true
stu.__proto__ === Student.prototype // true

提一下，我们一直使用的 Object.prototype.__proto__ 并不是 ECMAScript 标准，只是被各大浏览器厂商支持，因此我们才可以使用。现在被推荐使用的是，标准支持的 Objec.getPrototypeOf()、Object.setPrototypeOf() 方法。

三、super 关键字

关键字 super 可以作为函数使用，也可以作为对象使用，两种是有区别的。

1. super 作为函数

当 super 作为函数，只能在（子类）构造方法中使用，若在非子类或类的其他方法中调用，是会报错的。

class Person {
  constructor(name, age) {
    this.name = name
    this.age = age
    console.log(new.target.name)
    // super() // 若在此调用，会报错：SyntaxError: 'super' keyword unexpected here
  }

  sayHi() {
    console.log(`Hi, my name is ${this.name}.`)
  }
}

class Student extends Person {
  constructor(name, age, stuNo) {
    // super(name, age)
    console.log(super(name, age) === this) // true
    this.stuNo = stuNo // this 只能在调用 super() 后使用
  }

  getStuNo() {
    // super() // 若在此调用，会报错：SyntaxError: 'super' keyword unexpected here
    return this.stuNo
  }
}

const stu = new Student('Frankie', 20, 2021001) // 打印："Student"
const person = new Person('Mandy', 18) // 打印："Person"

在构造方法当作函数调用 super()，它代表了父类的构造方法。根据 ES6 规定，子类的构造函数必须执行一次 super 函数。当缺省 constructor() 方法时，JS 引擎会帮我们添加一个默认构造方法，里面也包括 super() 的调用。

小结：

• super() 只能在子类的 constructor() 方法内调用，在 getStuNo() 方法内调用会报错。例如，示例中父类 Person 并没有继承自其他类，因此在父类 Person 的 constructor() 方法内调用是会报错的。

• 调用 super() 返回当前实例化对象，即 this。

• new.target 指向直接被 new 执行的类。因此通过 new Student() 和 new Person() 进行实例化时，new.target 分别指向 Student 类和 Person 类。

2. super 作为对象

当 super 作为对象使用时，在普通方法内（包括 constructor() 在内的非静态方法），它指向父类的原型对象（即 Parent.prototype）；而在静态方法内，它指向父类（即 Parent）。

// 父类
class Person {
  constructor(name, age) {
    this.name = name
    this.age = age
  }

  sayHi() {
    console.log(`Hi, my name is ${this.name}.`)
  }

  printAge() {
    console.log(this.age)
  }

  static classMethodParent() {
    console.log(Person.name)
  }
}

Object.assign(Person.prototype, {
  prop: 'hhh'
})

// 子类
class Student extends Person {
  constructor(name, age, stuNo) {
    super(name, age)
    this.stuNo = stuNo

    // 作为对象 super 相当于 Person.prototype
    super.sayHi() // "Hi, my name is Frankie."
    console.log(super.name) // undefined
    console.log(super.prop) // "hhh"
  
    // 另外，要注意：
    super.tmp = 'temporary' // 相当于 this.tmp = 'temporary'
    console.log(super.tmp) // undefined
    console.log(this.tmp) // "temporary"
  }

  getStuNo() {
    return this.stuNo
  }

  getAge() {
    // 普通方法内，super 指向父类的原型对象，
    // 即相当于 Person.prototype.printAge.call(this)
    super.printAge()
  }

  static classMethod() {
    // 静态方法内，super 指向父类
    // 相当于 Person.classMethodParent()
    super.classMethodParent()
  }
}

const stu = new Student('Frankie', 20, 2021001)
stu.getAge() // 20
Student.classMethod() // "Person"

小结：

• 在普通方法内，类似 super.xxx 等取值操作，super 均指向父类的原型对象。例如，上述子类构造方法内 super.name 打印结果为 undefined，原因是属性 name 是挂载到实例对象上的，而不是实例的原型对象上的。即 super.name 相当于 Person.prototype.name。

• 在普通方法内，类似 super.xxx = 'xxx' 等赋值操作，相当于 this.xxx = 'xxx'，因此属性 xxx 会被挂载到实例对象上，而不是父类原型对象。

• 普通方法内，通过 super.xxx() 调用父类方法，相当于 Person.prototype.xxx.call(this)。

• 在静态方法内，super 指向父类，因此 super.xxx() 相当于 Person.classMethodParent()。

以上提到的普通方法，是指非静态方法。

3. 注意事项

无论 super 是作为函数，还是对象使用，必须明确指定，否则会报错。

class Person {}

class Student extends Person {
  constructor() {
    super()
    console.log(super) // SyntaxError: 'super' keyword unexpected here
  }
}

4. 关于 super 总结

• 作为函数时，仅可在子类的 constructor() 内使用。若 constructor() 内包括 this 的使用，则 super() 必须在 this 之前进行调用。

• 作为对象时，若在非静态方法内使用，super.xxx（super.xxx()）相当于 Parent.prototype.xxx（Parent.prototype.xxx.call(this)）。

• 作为对象时，若在静态方法内使用，super.xxx（super.xxx()）相当于 Parent.xxx（Parent.xxx()）。

• 我们都知道在 JavaScript 访问对象的某个属性（或方法），先从对象本身去查找是否有此属性，再从原型上一层一层的查找，若最终查找不到会返回 undefined（或抛出 TypeError 错误）。

  同样地，在 Class 继承中，若子类、父类存在同名方法，使用实例对象进行调用该方法，若子类查找到了，自然不会再去父类中查找。但我们在设计类的时候，可能仍需要执行父类的同名方法，那么怎么调用呢？

  显然通过 父类名.方法名() 的方式调用是不合理、不灵活的，道理就跟 JavaScript 要设计 this 关键字一样。于是 super 就诞生了（最后这句是我猜的，哈哈）。

四、类的 prototype 属性和 __proto__ 属性

在 ES5 之中，每个对象都有 __proto__ 属性，它指向对象的构造函数的 prototype 属性。

关于对象可分为：普通对象和函数对象，区别如下：

对象类型	prototype（原型对象）	__proto__（原型）
普通对象	❌	✅
函数对象	✅	✅

所有对象都有 __proto__ 属性，而只有函数对象才具有 prototype 属性。其中构造函数属于函数对象，而实例对象则属于普通对象，因此实例对象是没有 prototype 属性的。

而 ES6 的 class 作为构造函数的语法糖，同时有 prototype 属性和 __proto__，因此同时存在两条继承链。

• 子类的 __proto__ 属性，表示构造函数的继承，总是指向父类。
• 子类的 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 Person { }

class Student extends Person { }

Student.__proto__ === Person // true
Student.prototype.__proto__ === Student.prototype // true

上面的示例中，子类 Student 的 __proto__ 指向父类 Person，子类的 Student 的 prototype 属性的 __proto__ 属性指向父类 Person 的 prototype 属性。

因为类的继承，是按照以下模式实现的：

class Person { }
class Student extends Person { }

// 相当于
class Person { }
class Student { }
Object.setPrototypeOf(Student, Person)
Object.setPrototypeOf(Student.prototype, Person.prototype)

// -------------------------------------------------------
// 关于 Object.setPrototypeOf() 内部是这样实现的：
// Object.setPrototypeOf = functon(obj, proto) {
//   obj.__proto__ = proto
//   return obj
// }
//
// 因此，相当于：
// Student.__proto__ = Person
// Student.prototype.__proto__ = Person.prototype
// -------------------------------------------------------

这样去理解：

• 作为一个对象，子类 Student 的原型（__proto__）是父类 Person；
• 作为一个构造函数，子类 Student 的原型对象（prototype）是父类 Person 的原型对象（prototype）的实例。

因此，理论上 extends 关键字后面的（函数）对象，只要含有 prototype 属性就可以了，但 Function.prototype 除外。但在做项目的时候应该从实际应用场景考虑，这样去做是否有意义。

// 1. Student 类继承 Object 类
class Student extends Object { }
Student.__proto__ === Object // true
Student.prototype.__proto__ === Object.prototype // true

// 2. Student 不继承
class Student { }
Student.__proto__ === Function.prototype
Student.prototype.__proto__ === Object.prototype
// 因此，相当于：
// Object.setPrototypeOf(Student, Function.prototype)
// Object.setPrototypeOf(Student.prototype, Object.prototype)

五、Mixin 模式的实现

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

const a = { a: 1 }
const b = { b: 2 }
const c = { ...a, ...b }

上面的示例，对象 c 是对象 a 和对象 b 的合成，具备两者的接口。

下面是一个更完备的实现，将多个类的接口“混入”另一个类。

function mix(...mixins) {
  class Mix {
    constructor() {
      for (let mixin of mixins) {
        copyProperties(this, new mixin()) // 拷贝实例属性
      }
    }
  }

  for (let mixin of mixins) {
    copyProperties(Mix, mixin) // 拷贝静态属性
    copyProperties(Mix.prototype, mixin.prototype) // 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)
    }
  }
}

上面示例中的的 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) {
  // ...
}