ES2015之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。

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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++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。

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//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这个关键字，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。

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class Point {
  // ...
}

typeof Point // "function"
Point === Point.prototype.constructor // 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命令，跟构造函数的用法完全一致。

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

var b = new Bar();
b.doStuff() // "stuff"

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。
在类的实例上面调用方法，其实就是调用原型上的方法。

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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。

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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。

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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（non-enumerable）。

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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。

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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。

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。

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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。

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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。

类的构造函数，不使用new是没法调用的，会报错。这是它跟普通构造函数的一个主要区别，后者不用new也可以执行。

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

Foo()
// TypeError: Class constructor Foo cannot be invoked without 'new'

类的实例对象

生成类的实例对象的写法，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。

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// 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）。

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//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。

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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。

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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。

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。

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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不会把类的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。

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

上面的代码不会报错，因为class继承Foo的时候，Foo已经有定义了。但是，如果存在class的提升，上面代码就会报错，因为class会被提升到代码头部，而let命令是不提升的，所以导致class继承Foo的时候，Foo还没有定义。

Class表达式

与函数一样，类也可以使用表达式的形式定义。

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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。

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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。

如果类的内部没用到的话，可以省略Me，也就是可以写成下面的形式。

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

采用Class表达式，可以写出立即执行的Class。

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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是一个立即执行的类的实例。

私有方法

私有方法是常见需求，但ES6不提供，只能通过变通方法模拟实现。

一种做法是在命名上加以区别。

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class Widget {

  // 公有方法
  foo (baz) {
    this._bar(baz);
  }

  // 私有方法
  _bar(baz) {
    return this.snaf = baz;
  }

  // ...
}

上面代码中，_bar方法前面的下划线，表示这是一个只限于内部使用的私有方法。但是，这种命名是不保险的，在类的外部，还是可以调用到这个方法。

另一种方法就是索性将私有方法移出模块，因为模块内部的所有方法都是对外可见的。

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class Widget {
  foo (baz) {
    bar.call(this, baz);
  }

  // ...
}

function bar(baz) {
  return this.snaf = baz;
}

上面代码中，foo是公有方法，内部调用了bar.call(this, baz)。这使得bar实际上成为了当前模块的私有方法。

还有一种方法是利用Symbol值的唯一性，将私有方法的名字命名为一个Symbol值。

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const bar = Symbol('bar');
const snaf = Symbol('snaf');

export default class myClass{

  // 公有方法
  foo(baz) {
    this[bar](baz);
  }

  // 私有方法
  [bar](baz) {
    return this[snaf] = baz;
  }

  // ...
};

上面代码中，bar和snaf都是Symbol值，导致第三方无法获取到它们，因此达到了私有方法和私有属性的效果。

this的指向

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，很可能报错。

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class Logger {
  printName(name = 'there') {
    this.print(`Hello ${name}`);
  }

  print(text) {
    console.log(text);
  }
}

const logger = new Logger();
const { printName } = logger;
printName(); // TypeError: Cannot read property 'print' of undefined

上面代码中，printName方法中的this，默认指向Logger类的实例。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，因为找不到print方法而导致报错。

一个比较简单的解决方法是，在构造方法中绑定this，这样就不会找不到print方法了。

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class Logger {
  constructor() {
    this.printName = this.printName.bind(this);
  }

  // ...
}

另一种解决方法是使用箭头函数。

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class Logger {
  constructor() {
    this.printName = (name = 'there') => {
      this.print(`Hello ${name}`);
    };
  }

  // ...
}

name属性

由于本质上，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。

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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。

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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。

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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，它在这里表示父类的构造函数，用来新建父类的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。

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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。

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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。

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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。

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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。

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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。

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Object.create(A.prototype);
// 等同于
B.prototype.__proto__ = A.prototype;

Object.getPrototypeOf()

Object.getPrototypeOf方法可以用来从子类上获取父类。

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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

super这个关键字，有两种用法，含义不同。

（1）作为函数调用时（即super(...args)），super代表父类的构造函数。

（2）作为对象调用时（即super.prop或super.method()），super代表父类。注意，此时super既可以引用父类实例的属性和方法，也可以引用父类的静态方法。

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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，调用父类实例的_p属性。

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。

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

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

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。

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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。

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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。

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”。

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

Foo.classMethod() // 'hello'

var foo = new Foo();
foo.classMethod()
// TypeError: foo.classMethod 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。

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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。

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

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

Bar.classMethod();

Class的静态属性和实例属性

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（this）上的属性。

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class Foo {
}

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

上面的写法为Foo类定义了一个静态属性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。

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// 以下两种写法都无效
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，目前Babel转码器支持。

这个提案对实例属性和静态属性，都规定了新的写法。

（1）类的实例属性

类的实例属性可以用等式，写入类的定义之中。

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class MyClass {
  myProp = 42;

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

上面代码中，myProp就是MyClass的实例属性。在MyClass的实例上，可以读取这个属性。

以前，我们定义实例属性，只能写在类的constructor方法里面。

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class ReactCounter extends React.Component {
  constructor(props) {
    super(props);
    this.state = {
      count: 0
    };
  }
}

上面代码中，构造方法constructor里面，定义了this.state属性。

有了新的写法以后，可以不在constructor方法里面定义。

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class ReactCounter extends React.Component {
  state = {
    count: 0
  };
}

这种写法比以前更清晰。

为了可读性的目的，对于那些在constructor里面已经定义的实例属性，新写法允许直接列出。

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class ReactCounter extends React.Component {
  constructor(props) {
    super(props);
    this.state = {
      count: 0
    };
  }
  state;
}

（2）类的静态属性

类的静态属性只要在上面的实例属性写法前面，加上static关键字就可以了。

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class MyClass {
  static myStaticProp = 42;

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

同样的，这个新写法大大方便了静态属性的表达。

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// 老写法
class Foo {
}
Foo.prop = 1;

// 新写法
class Foo {
  static prop = 1;
}

上面代码中，老写法的静态属性定义在类的外部。整个类生成以后，再生成静态属性。这样让人很容易忽略这个静态属性，也不符合相关代码应该放在一起的代码组织原则。另外，新写法是显式声明（declarative），而不是赋值处理，语义更好。

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。

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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。

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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。

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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。

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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。

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