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# Class

## Class基本语法

**（1）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。

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

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

上面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。上面的代码用ES6的“类”改写，就是下面这样。

```javascript
//定义类
class Point {

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

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

}
```

上面代码定义了一个“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”的方法的时候，前面不需要加上function这个保留字，直接把函数定义放进去了就可以了。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。

```javascript
class Point{
  // ...
}

typeof Point // "function"
```

上面代码表明，类的数据类型就是函数。

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

```javascript
class Point {
  constructor(){
    // ...
  }

  toString(){
    // ...
  }

  toValue(){
    // ...
  }
}

// 等同于

Point.prototype = {
  constructor(){},
  toString(){},
  toValue(){}
}
```

在类的实例上面调用方法，其实就是调用原型上的方法。

```javascript
class B {}
let b = new B();

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

上面代码中，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对象上面，所以类的新方法可以添加在prototype对象上面。`Object.assign`方法可以很方便地一次向类添加多个方法。

```javascript
class Point {
  constructor(){
    // ...
  }
}

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

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

```javascript
Point.prototype.constructor === Point // true
```

另外，类的内部所有定义的方法，都是不可枚举的（enumerable）。

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

  toString() {
    // ...
  }
}

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

上面代码中，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。

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

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

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

上面代码采用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。

```javascript
let methodName = "getArea";
class Square{
  constructor(length) {
    // ...
  }

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

上面代码中，Square类的方法名getArea，是从表达式得到的。

**（2）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，如果没有显式定义，一个空的constructor方法会被默认添加。

```javascript
constructor() {}
```

constructor方法默认返回实例对象（即this），完全可以指定返回另外一个对象。

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

new Foo() instanceof Foo
// false
```

上面代码中，constructor函数返回一个全新的对象，结果导致实例对象不是Foo类的实例。

**（3）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。如果忘记加上new，像函数那样调用Class，将会报错。

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

// 正确
var point = new Point(2, 3);
```

与ES5一样，实例的属性除非显式定义在其本身（即定义在this对象上），否则都是定义在原型上（即定义在class上）。

```javascript
//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。

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

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

上面代码中，p1和p2都是Point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。

```javascript
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。

**（4）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。

```javascript
class Point {}
Point.name // "Point"
```

name属性总是返回紧跟在class关键字后面的类名。

**（5）Class表达式**

与函数一样，Class也可以使用表达式的形式定义。

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

上面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的内部代码可用，指代当前类。

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

上面代码表示，Me只在Class内部有定义。

如果Class内部没用到的话，可以省略Me，也就是可以写成下面的形式。

```javascript
const MyClass = class { /* ... */ };
```

采用Class表达式，可以写出立即执行的Class。

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

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

person.sayName(); // "张三"
```

上面代码中，person是一个立即执行的Class的实例。

**（6）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。

```javascript
new Foo(); // ReferenceError
class Foo {}
```

上面代码中，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。这种规定的原因与下文要提到的继承有关，必须保证子类在父类之后定义。

```javascript
{
  let Foo = class {};
  class Bar extends Foo {
  }
}
```

如果存在Class的提升，上面代码将报错，因为let命令也是不提升的。

**（7）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之中，就只有严格模式可用。

考虑到未来所有的代码，其实都是运行在模块之中，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的通过修改原型链实现继承，要清晰和方便很多。

```javascript
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。但是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。

```javascript
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。

```javascript
class Point { /* ... */ }

class ColorPoint extends Point {
  constructor() {
  }
}

let cp = new ColorPoint(); // ReferenceError
```

上面代码中，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上面（`Parent.apply(this)`）。ES6的继承机制完全不同，实质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，这个方法会被默认添加，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。

```javascript
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，是基于对父类实例加工，只有super方法才能返回父类实例。

```javascript
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
  }
}
```

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。

```javascript
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。

### 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。

```javascript
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。

```javascript
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);
```

《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。

```javascript
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）是父类的实例。

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

### Extends 的继承目标

extends关键字后面可以跟多种类型的值。

```javascript
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，因此A可以是任意函数。

下面，讨论三种特殊情况。

第一种特殊情况，子类继承Object类。

```javascript
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。

第二种特殊情况，不存在任何继承。

```javascript
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`Funciton.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。

第三种特殊情况，子类继承null。

```javascript
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像。A也是一个普通函数，所以直接继承`Funciton.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。

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

### Object.getPrototypeOf()

Object.getPrototypeOf方法可以用来从子类上获取父类。

```javascript
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。

```javascript
class B extends A {
  get m() {
    return this._p * super._p;
  }
  set m() {
    throw new Error('该属性只读');
  }
}
```

上面代码中，子类通过super关键字，调用父类的实例。

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。

```javascript
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。

```javascript
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。

```javascript
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。

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

```javascript
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。

```javascript
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，是因为原生构造函数无法外部获取，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，由于父类的属性无法获取，导致无法继承原生的构造函数。

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。

```javascript
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。

```javascript
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]);
  }
}
```

上面代码中，VersionedArray结构会通过commit方法，将自己的上一个版本存入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依然是一个数组，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。

```javascript
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，对某个属性设置存值函数和取值函数，拦截该属性的存取行为。

```javascript
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'
```

上面代码中，prop属性有对应的存值函数和取值函数，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。

```javascript
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
```

上面代码中，存值函数和取值函数是定义在html属性的描述对象上面，这与ES5完全一致。

下面的例子针对所有属性，设置存值函数和取值函数。

```javascript
class Jedi {
  constructor(options = {}) {
    // ...
  }

  set(key, val) {
    this[key] = val;
  }

  get(key) {
    return this[key];
  }
}
```

上面代码中，Jedi实例所有属性的存取，都会通过存值函数和取值函数。

## Class的Generator方法

如果某个方法之前加上星号（*），就表示该方法是一个Generator函数。

```javascript
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
```

上面代码中，Foo类的Symbol.iterator方法前有一个星号，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，而是直接通过类来调用，这就称为“静态方法”。

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

Foo.classMethod() // 'hello'

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

上面代码中，Foo类的classMethod方法前有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。如果在实例上调用静态方法，会抛出一个错误，表示不存在该方法。

父类的静态方法，可以被子类继承。

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

class Bar extends Foo {
}

Bar.classMethod(); // 'hello'
```

上面代码中，父类Foo有一个静态方法，子类Bar可以调用这个方法。

静态方法也是可以从super对象上调用的。

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

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

Bar.classMethod();
```

## new.target属性

new是从构造函数生成实例的命令。ES6为new命令引入了一个`new.target`属性，（在构造函数中）返回new命令作用于的那个构造函数。如果构造函数不是通过new命令调用的，`new.target`会返回undefined，因此这个属性可以用来确定构造函数是怎么调用的。

```javascript
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
```

上面代码确保构造函数只能通过new命令调用。

Class内部调用`new.target`，返回当前Class。

```javascript
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。

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

class Square extends Rectangle {
  constructor(length) {
    super(length, length);
  }
}

var obj = new Square(3); // 输出 false
```

上面代码中，`new.target`会返回子类。

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。

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

class Rectangle extends Shape {
  constructor(length, width) {
    super();
    // ...
  }
}

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

上面代码中，Shape类不能被实例化，只能用于继承。

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。

```javascript
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。

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