ES6的“类”——Class

Class基本语法

概述

JavaScript语言的传统方法是通过构造函数定义并生成新对象。下面是一个例子：

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

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

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

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中的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，新的class的写法只是让对象原型的写法更清晰，更像面向对象编程的语法而已。上面的代码用ES6的“类”改写，就是下面这样。

jscopied
// 定义类
class point {
  constructor (x, y) {
    this.x = x;
    this.y = y;
  }

  toString () {
    return `(${this.x}, ${this.y})`;
  }
}

上面的定义了一个“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。也就是说，ES5的构造函数Point对应ES6的Point类的构造方法。

Point类除了构造方法，还定义了一个toString方法。注意，定义“类”的方法时，前面不需要加上function关键字，直接把函数定义放进去就可以了。另外，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。

jscopied
class Point {
  // ...
}

tyoeof Point // 'function'
Point === Point.prototype.constructor // true

上面的代码表明，类的数据类型就是函数，类本身就指向构造函数。

构造函数的prototype属性在ES6的“类”上继续存在。事实上，类的所有方法都定义在类的prototype属性上。

jscopied
class Point {
  constructor () {
    // ...
  }

  toString () {
    // ...
  }

  toValue () {
    // ...
  }
}

// 等同于
Point.prototype = {
  constructor () {},
  toString () {},
  toValue () {}
}

在类的实例上调用方法，其实就是调用原型上的方法。

jscopied
class B {}
let b = new B();

b.constructor === B.prototype.constructor // true

上面的代码中，b是B类的实例，它的constructor方法就是B类原型的constructor方法。

由于类的方法（除constructor以外）都定义在prototype对象上，所以类的新方法可以添加在prototype对象上。Object.assign方法可以很方便地一次向类添加多个方法。

jscopied
class Point {
  constructor () {
    // ...
  }
}

Object.assign(Point.prototype, {
  toString () {},
  toValue () {}
})

prototype对象的constructor属性直接指向“类”本身，这与ES5的行为是一致的。

jscopied
Point.prototype.constructor === Point // true

另外，类的内部定义的所有方法都是不可枚举的（nonenumerable）。

jscopied
class Point {
  constructor (x, y) {
    // ...
  }

  toString () {
    // ...
  }
}

Object.keys(Point.prototype) // []
Object.getOwnPropertyNames(Point.prototype) // ['constructor', 'toString']

上面的代码中，toString方法是Point类内部定义的方法，它是不可枚举的。这一点与ES5的行为不一致。

jscopied
var Point = function (x, y) {
  // ...
}

Point.prototype.toString = function () {
  // ...
}

Object.keys(Point.prototype) // ['toString']
Object.getOwnPropertyNames(Point.prototype) // ['constructor', 'toString']

上面的代码采用了ES5的写法，toString方法就是可枚举的。

类的属性名可以采用表达式。

jscopied
let methodName = 'getArea';

class Square {
  constructor (length) {
    // ...
  }

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

上面的代码中，Square类的方法名getArea是从表达式得到的。

constructor方法

constructor方法是类的默认方法，通过new命令生成对象实例时自动调用该方法。一个类必须有constructor方法，如果没有显示定义，一个空的constructor方法会被默认添加。

constructor方法默认返回实例对象（即this），不过完全可以指定返回另一个对象。

jscopied
class Foo {
  constructor () {
    return Object.create(null);
  }
}

new Foo() instanceof Foo // false

上面的代码中，constructor方法返回一个全新的对象，结果导致实例对象不是Foo类的实例。

实例对象

生成实例对象的写法与ES5完全一样，也是使用new命令。如果不加上new，像函数那样调用Class将会报错。

jscopied
// 报错
var point = Point(2, 3);

// 正确
var point = new Point(2, 3);

与ES5一样，实例的属性除非显示定义在其本身（即this对象）上，否则都是定义在原型（即Class）上。

jscopied
// 定义类
class Point {
  constructor (x, y) {
    this.x = x;
    this.y = y;
  }

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

var point = new Point(2, 3);

point.toString() // (2, 3)

point.hasOwnProperty('x') // true
point.hasOwnProperty('y') // true
point.hasOwnProperty('toString') // false
point.__proto__.hasOwnProperty('toString') // true

上面的代码中，x和y都是实例对象point自身的属性（因为定义在this变量上），所以hasOwnProperty方法返回true，而toString是原型对象的属性（因为定义在Point类上），所以hasOwnProperty方法返回false。这些都是与ES5的行为保持一致。

与ES5一样，类的所有实例共享一个原型对象。

jscopied
var p1 = new Point(2, 3);
var p2 = new Point(3, 2);

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

上面的代码中，p1和p2都是Point类的实例，它们的原型都是Point，所以__proto__属性是相等的。

这也意味着，可以通过实例的__proto__属性为Class添加方法。

jscopied
var p1 = new Point(2, 3);
var p2 = new Point(3, 2);

p1.__proto__.printName = function () {
  return 'Oops';
}

p1.printName() // 'Oops'
p2.printName() // 'Oops'

var p3 = new Point(4, 2);
p3.printName() // 'Oops'

上面的代码在p1的原型上添加了一个printName方法，由于p1的原型就是p2的原型，因此p2也可以调用这个方法。而且，此后新建的实例p3也可以调用这个方法。

这意味着，使用实例的__proto__属性改写原型必须相当谨慎，不推荐使用，因为这会改变Class的原始定义，影响到所有实例。

name属性

由于本质上ES6的Class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。

jscopied
class Point {}
Point.name // 'Point'

name属性总是返回紧跟在Class关键字后面的类名。

Class表达式

与函数一样，Class也可以使用表达式的形式定义。

jscopied
const MyClass = class Me {
  getClassName () {
    return Me.name;
  }
};

上面的代码使用表达式定义了一个类。需要注意的是，这个类的名字是MyClass而不是Me，Me只在Class的内部代码可以，指代当前类。

jscopied
let inst = new MyClass();
inst.getClassName() // Me
Me.name // ReferenceError: Me is not defined

如果Class内部没有用到，那么可以省略Me，也就是可以写成下面的形式：

jscopied
const MyClass = class { /* ... */ };

采用Class表达式，可以写出立即执行的Class。

jscopied
let person = new class {
  constructor (name) {
    this.name = name;
  }

  sayName () {
    console.log(this.name);
  }
}('张三');

person.sayName() // '张三'

不存在变量提升

Class不存在变量提升（hoist），这一点与ES5完全不同。

jscopied
new Foo(); // ReferenceError
class Foo {}

上面的代码中，Foo类使用在前，定义在后，这样会报错，因为ES6不会把变量声明提升到代码头部。这种规定与下文要提到的继承有关，必须保证子类在父类之后定义。

jscopied
{
  let Foo = class {};
  class Bar extends Foo {}
}

如果存在Class的提升，上面的代码将报错，因为let命令也是不提升的。

严格模式

类和模块的内部默认就是严格模式，所以不需要使用use strict指定运行模式。只要你的代码写在类或模块中，就只有严格模式可用。

考虑到未来所有的代码其实都运行在模块中，所以ES6实际上把整个语言升级到了严格模式。

Class的继承

基本用法

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

jscopied
class ColorPoint extends Point {}

上面的代码定义了一个ColorPoint类，该类通过extends关键字继续了Point类的所有属性和方法。但是由于没有部署任何代码，所以这两个类是完全一样的，等于复制了一个Point类。下面，我们在ColorPoint内部加上代码。

jscopied
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()
  }
}

上面的代码中，constructor方法和toString方法中都出现了super关键字，它指代父类的实例（即父类的this对象）。

子类必须在constructor方法中调用super方法，否则新建实例时会报错。这是因为子类没有自己的this对象，而是继承了父类的this对象，然后对其进行加工。如果不调用super方法，子类就得不到this对象。

jscopied
class Point { /* ... */ }

class ColorPoint extends Point {
  constructor () {
  }
}

let cp = new ColorPoint(); // ReferenceError

上面的代码中，ColorPoint类继承了父类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的继承实质上是先创造子类的实例对象this，然后再将父类的方法添加到this上（Parent.apply(this)）。ES的继承机制完全不同，实质上是先创造父类的实例对象this（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，那么这个方法会被默认添加，代码如下。

jscopied
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，才可以使用this关键字，否则会报错。这是因为子类实例的构建基于对父类实例的加工，只有super方法才能返回父类实例。

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

class ColorPoint extends Point {
  constructor (x, y, color) {
    this.color = color; // ReferenceError;

    super(x, y);
    this.color = color; // 正确
  }
}

类的prototype属性和__proto__属性

大多数浏览器的ES5实现中，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。

jscopied
class A {}

class B extends A {}

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

这样的结果是因为类的继承按照是按照下面的模式实现的：

jscopied
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);

之前给出过Object.setPrototypeOf方法的实现。

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

因此，就得到了上面的结果。

jscopied
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（prototype属性）是父类（A）的实例。

jscopied
B.prototype = new A();
// 等同于
B.prototype.__proto__ = A.prototype;

extends的继承目标

extends关键字后面可以跟很多类型的什。

jscopied
class B extends A {}

上面的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，因此A可以是任意函数。

下面讨论3种特殊情况。

• 第一种情况，子类继承Object类。

  jscopied
  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。

  jscopied
  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。

• 第三种情况，子类继承null。

  jscopied
  class A extends null {}
  
  A.__proto__ === Function.prototype // true
  A.prototype.__proto__ === undefined // true
  

  这种情况与第二种情况非常相似。A也是一个普通函数，所以直接继承Function.prototype。但是A调用后返回的对象不继承任何方法，所以它的__proto__指向Function.prototype，即实质上执行了下面的代码。

  jscopied
  class C extends null {
    constructor () {
      return Object.create(null);
    }
  }
  

Object.getPrototypeOf()

Object.getPrototypeOf方法可以用于从子类上获取父类。

jscopied
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。

super关键字

上面讲过，在子类中super关键字代表父类实例。

jscopied
class B extends A {
  get m () {
    return this._p * super._p;
  }

  set m () {
    throw new Error('该属性只读');
  }
}

上面的代码中，子类通过super关键字调用了父类的实例。

由于对象总是继承其他对象，所以可以在任意一个对象中使用super关键字。

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

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

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。

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

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

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

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。

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

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

上面的代码定义了一个继承Array类的MyArray类。但是，这个类的行为与Array类完全不致。

jscopied
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。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]]，用于定义新属性时更新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。

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，这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：

jscopied
class MyArray extends Array {
  constructor (...args) {
    super(...args);
  }
}

var arr = new MyArray();
arr[0] = 12;
arr.length // 1

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

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。

上面的这个例子也说明，extends关键字不仅可用于继承类，还要用于继承原生的构造函数。因此可在原生结构的基础上定义自己的数据结构。下面定义了一个带版本功能的数组：

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

上面的代码中，VersionedArray结构会通过commit方法将自己的当前状态存入history属性，然后通过revert方法可以撤销当前版本，回到上一个版本。除此之外，VersionedArray还是一个数组，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：

jscopied
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
//    ...

Class的取值函数（getter）和存值函数（setter）

与ES5一样，在Class内部可以使用get和set关键字对某个属性设置取值函数和存值函数，拦截该属性的存取行为。

jscopied
class MyClass {
  constructor () {
    // ...
  }

  get prop () {
    return 'getter'
  }

  set prop (value) {
    console.log('setter: ' + value)
  }
}

let inst = new MyClass();

inst.prop = 123 // 'setter: 123'
inst.prop // 'getter'

上面的代码中，prop属性有对应的取值函数和存值函数，因此赋值和读取行为都被自定义了。存值函数和取值函数是设置在属性的descriptor对象上的。

jscopied
class CustomHTMLElement {
  constructor (element) {
    this.element = element;
  }

  get html () {
    return this.element.innerHTML;
  }

  set html (value) {
    this.element.innerHTML = value;
  }
}

var descriptor = Object.getOwnPropertyDescriptor(CustomHTMLElement.prototype, 'html');

"get" in descriptor // true
"set" in descriptor // true

Class的Generator方法

如果在某个方法前加上星号（*），就表示该方法是一个Generator函数。

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

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

for (let x of new Foo('hello', 'world')) {
  console.log(x)
}

// hello
// world

上面的代码中，Foo类的Symbol.iterator方法前面有一个星号，表示该方法是一个Generator函数。Symbol.iterator方法返回一个Foo类的默认值遍历器，for...of循环会自动调用这个遍历器。

Class的静态方法

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，而是直接通过类调用，称为“静态方法”。

jscopied
class Foo {
  static classMethod () {
    return 'hello'
  }
}

Foo.classMethod() // 'hello'

var foo = new Foo();
foo.classMethod() // TypeError: undefined is not a function

上面的代码中，Foo类的classMethod方法前面有static关键字，表明该方法是一个静态方法，可以直接在Foo类上调用（Foo.classMethod()），而不是在Foo类的实例上调用。

父类的静态方法可以被子类继承。

jscopied
class Foo {
  static classMethod () {
    return 'hello';
  }
}

class Bar extends Foo {}

Bar.classMethod() // 'hello'

静态方法也可以从super对象上调用。

jscopied
class Foo {
  static classMethod () {
    return 'hello';
  }
}

class Bar extends Foo {
  static classMethod () {
    return super.classMethod() + ', too';
  }
}

Bar.classMethod();

Class的静态属性

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

jscopied
class Foo {
}

Foo.prop = 1;
Foo.prop // 1

上面的写法可以读/写Foo类的静态属性prop。

目前，只有这种写法可行，因为ES6明确规定，Class内部只有静态方法，没有静态属性。

jscopied
// 以下两种写法都无效，但不会报错。
class Foo {
  // 写法一
  prop: 2

  // 写法二
  static prop: 2
}
Foo.prop // undefined

ES7有一个静态属性的提案（https://github.com/jeffmo/es-clas-properties），目前Babel转码器已支持。

这个提案对实例属性和静态属性都规定了新的写法：

jscopied
// 实例属性的新写法
class MyClass {
  myProp = 42;

  constructor () {
    console.log(this.myProp); // 42
  }
}

// 静态属性的新写法
class MyClass {
  static myStaticProp = 42;

  constructor () {
    console.log(MyClass.myStaticProp); // 42
  }
}

new.target属性

new是从构造函数生成实例的命令。ES6为new命令引入了new.target属性，（在构造函数中）返回new命令所作用的构造函数。如果构造函数不是通过new命令调用的，那么new.target会返回undefined，因此这个属性可以用于确定构造函数是怎样调用的。

jscopied
function Person (name) {
  if (new.target !== undefined) {
    this.name = name
  } else {
    throw new Error('必须使用new生成实例');
  }
}

// 另一种写法
function Person (name) {
  if (new.target === Person) {
    this.name = name
  } else {
    throw new Error('必须使用new生成实例');
  }
}

var person = new Person('张三'); // 正确
var notAPerson = Person.call(person, '张三'); // 报错

Class内部调用new.target，返回当前Class。

jscopied
class Rectangle {
  constructor (length, width) {
    console.log(new.target === Rectangle);
    this.length = length;
    this.width = width;
  }
}

var obj = new Rectangle(3, 4); // 输出 true

需要注意的是，子类继承父类时，new.target会返回子类

jscopied

class Rectangle {
  constructor (length, width) {
    console.log(new.target === Rectangle);
    this.length = length;
    this.width = width;
  }
}

class Square extends Retangle {
  constructor (length) {
    super(length, length)
  }
}
var obj = new Square(3); // 输出 false

利用这个特点，可以写出不能独立使用，必须继承后才能使用的类。

jscopied
class Shape {
  constructor () {
    if (new.target === Shape) {
      throw new Error('本类不能实例化')；
    }
  }
}

class Rectangle extends Shape {
  constructor () {
    super();
  }
}

var x = new Shape() // 报错
var y = new Rectangle(3, 4) // 正确 

注意，在函数外部，使用new.target会报错。

Mixin模式的实现

Mixin模式指的是，将多个类的接口“混入”（mix in）另一个类。它在ES6的实现如下：

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

  for (let mixin of mixins) {
    copyProperties(Mix, mixin);
    copyProperties(Mix.prototype, mixin.prototype);
  }

  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);
    }
  }
}

上面的mix函数可将多个对象合成为一个类。使用时只需要继承这个类即可。

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

以上，摘抄自阮一峰老师的《ES6标准入门》