JavaScript 继承详解（六）

在本章中，我们将分析Prototypejs中关于JavaScript继承的实现。
Prototypejs是最早的JavaScript类库，可以说是JavaScript类库的鼻祖。 我在几年前接触的第一个JavaScript类库就是这位，因此Prototypejs有着广泛的群众基础。

不过当年Prototypejs中的关于继承的实现相当的简单，源代码就寥寥几行，我们来看下。

早期Prototypejs中继承的实现
源码：

var Class = {
      // Class.create仅仅返回另外一个函数，此函数执行时将调用原型方法initialize
      create: function() {
        return function() {
          this.initialize.apply(this, arguments);
        }
      }
    };
    
    // 对象的扩展
    Object.extend = function(destination, source) {
      for (var property in source) {
        destination[property] = source[property];
      }
      return destination;
    };

调用方式：

var Person = Class.create();
    Person.prototype = {
      initialize: function(name) {
        this.name = name;
      },
      getName: function(prefix) {
        return prefix + this.name;
      }
    };

    var Employee = Class.create();
    Employee.prototype = Object.extend(new Person(), {
      initialize: function(name, employeeID) {
        this.name = name;
        this.employeeID = employeeID;
      },
      getName: function() {
        return "Employee name: " + this.name;
      }
    });


    var zhang = new Employee("ZhangSan", "1234");
    console.log(zhang.getName());  // "Employee name: ZhangSan"

很原始的感觉对吧，在子类函数中没有提供调用父类函数的途径。

Prototypejs 1.6以后的继承实现
首先来看下调用方式：

// 通过Class.create创建一个新类
    var Person = Class.create({
      // initialize是构造函数
      initialize: function(name) {
        this.name = name;
      },
      getName: function(prefix) {
        return prefix + this.name;
      }
    });
    
    // Class.create的第一个参数是要继承的父类
    var Employee = Class.create(Person, {
      // 通过将子类函数的第一个参数设为$super来引用父类的同名函数
      // 比较有创意，不过内部实现应该比较复杂，至少要用一个闭包来设置$super的上下文this指向当前对象
      initialize: function($super, name, employeeID) {
        $super(name);
        this.employeeID = employeeID;
      },
      getName: function($super) {
        return $super("Employee name: ");
      }
    });


    var zhang = new Employee("ZhangSan", "1234");
    console.log(zhang.getName());  // "Employee name: ZhangSan"

这里我们将Prototypejs 1.6.0.3中继承实现单独取出来， 那些不想引用整个prototype库而只想使用prototype式继承的朋友， 可以直接把下面代码拷贝出来保存为JS文件就行了。

var Prototype = {
      emptyFunction: function() { }
    };

    var Class = {
      create: function() {
        var parent = null, properties = $A(arguments);
        if (Object.isFunction(properties[0]))
          parent = properties.shift();

        function klass() {
          this.initialize.apply(this, arguments);
        }

        Object.extend(klass, Class.Methods);
        klass.superclass = parent;
        klass.subclasses = [];

        if (parent) {
          var subclass = function() { };
          subclass.prototype = parent.prototype;
          klass.prototype = new subclass;
          parent.subclasses.push(klass);
        }

        for (var i = 0; i < properties.length; i++)
          klass.addMethods(properties[i]);

        if (!klass.prototype.initialize)
          klass.prototype.initialize = Prototype.emptyFunction;

        klass.prototype.constructor = klass;

        return klass;
      }
    };

    Class.Methods = {
      addMethods: function(source) {
        var ancestor = this.superclass && this.superclass.prototype;
        var properties = Object.keys(source);

        if (!Object.keys({ toString: true }).length)
          properties.push("toString", "valueOf");

        for (var i = 0, length = properties.length; i < length; i++) {
          var property = properties[i], value = source[property];
          if (ancestor && Object.isFunction(value) && value.argumentNames().first() == "$super") {
            var method = value;
            value = (function(m) {
              return function() { return ancestor[m].apply(this, arguments) };
            })(property).wrap(method);

            value.valueOf = method.valueOf.bind(method);
            value.toString = method.toString.bind(method);
          }
          this.prototype[property] = value;
        }

        return this;
      }
    };

    Object.extend = function(destination, source) {
      for (var property in source)
        destination[property] = source[property];
      return destination;
    };

    function $A(iterable) {
      if (!iterable) return [];
      if (iterable.toArray) return iterable.toArray();
      var length = iterable.length || 0, results = new Array(length);
      while (length--) results[length] = iterable[length];
      return results;
    }

    Object.extend(Object, {
      keys: function(object) {
        var keys = [];
        for (var property in object)
          keys.push(property);
        return keys;
      },
      isFunction: function(object) {
        return typeof object == "function";
      },
      isUndefined: function(object) {
        return typeof object == "undefined";
      }
    });

    Object.extend(Function.prototype, {
      argumentNames: function() {
        var names = this.toString().match(/^[\s\(]*function[^(]*\(([^\)]*)\)/)[1].replace(/\s+/g, '').split(',');
        return names.length == 1 && !names[0] ? [] : names;
      },
      bind: function() {
        if (arguments.length < 2 && Object.isUndefined(arguments[0])) return this;
        var __method = this, args = $A(arguments), object = args.shift();
        return function() {
          return __method.apply(object, args.concat($A(arguments)));
        }
      },
      wrap: function(wrapper) {
        var __method = this;
        return function() {
          return wrapper.apply(this, [__method.bind(this)].concat($A(arguments)));
        }
      }
    });

    Object.extend(Array.prototype, {
      first: function() {
        return this[0];
      }
    });

首先，我们需要先解释下Prototypejs中一些方法的定义。

argumentNames: 获取函数的参数数组

function init($super, name, employeeID) {
        console.log(init.argumentNames().join(",")); // "$super,name,employeeID"
        }

bind: 绑定函数的上下文this到一个新的对象（一般是函数的第一个参数）

var name = "window";
        var p = {
          name: "Lisi",
          getName: function() {
            return this.name;
          }
        };

        console.log(p.getName());  // "Lisi"
        console.log(p.getName.bind(window)()); // "window"

wrap: 把当前调用函数作为包裹器wrapper函数的第一个参数

var name = "window";
        var p = {
          name: "Lisi",
          getName: function() {
            return this.name;
          }
        };

        function wrapper(originalFn) {
          return "Hello: " + originalFn();
        }

        console.log(p.getName());  // "Lisi"
        console.log(p.getName.bind(window)()); // "window"
        console.log(p.getName.wrap(wrapper)()); // "Hello: window"
        console.log(p.getName.wrap(wrapper).bind(p)()); // "Hello: Lisi"

有一点绕口，对吧。这里要注意的是wrap和bind调用返回的都是函数，把握住这个原则，就很容易看清本质了。

对这些函数有了一定的认识之后，我们再来解析Prototypejs继承的核心内容。
这里有两个重要的定义，一个是Class.extend，另一个是Class.Methods.addMethods。

var Class = {
      create: function() {
        // 如果第一个参数是函数，则作为父类
        var parent = null, properties = $A(arguments);
        if (Object.isFunction(properties[0]))
          parent = properties.shift();

        // 子类构造函数的定义
        function klass() {
          this.initialize.apply(this, arguments);
        }
        
        // 为子类添加原型方法Class.Methods.addMethods
        Object.extend(klass, Class.Methods);
        // 不仅为当前类保存父类的引用，同时记录了所有子类的引用
        klass.superclass = parent;
        klass.subclasses = [];

        if (parent) {
          // 核心代码 - 如果父类存在，则实现原型的继承
          // 这里为创建类时不调用父类的构造函数提供了一种新的途径
          // - 使用一个中间过渡类，这和我们以前使用全局initializing变量达到相同的目的，
          // - 但是代码更优雅一点。
          var subclass = function() { };
          subclass.prototype = parent.prototype;
          klass.prototype = new subclass;
          parent.subclasses.push(klass);
        }

        // 核心代码 - 如果子类拥有父类相同的方法，则特殊处理，将会在后面详解
        for (var i = 0; i < properties.length; i++)
          klass.addMethods(properties[i]);

        if (!klass.prototype.initialize)
          klass.prototype.initialize = Prototype.emptyFunction;
        
        // 修正constructor指向错误
        klass.prototype.constructor = klass;

        return klass;
      }
    };

再来看addMethods做了哪些事情：

Class.Methods = {
      addMethods: function(source) {
        // 如果父类存在，ancestor指向父类的原型对象
        var ancestor = this.superclass && this.superclass.prototype;
        var properties = Object.keys(source);
        // Firefox和Chrome返回1，IE8返回0，所以这个地方特殊处理
        if (!Object.keys({ toString: true }).length)
          properties.push("toString", "valueOf");

        // 循环子类原型定义的所有属性，对于那些和父类重名的函数要重新定义
        for (var i = 0, length = properties.length; i < length; i++) {
          // property为属性名，value为属性体（可能是函数，也可能是对象）
          var property = properties[i], value = source[property];
          // 如果父类存在，并且当前当前属性是函数，并且此函数的第一个参数为 $super
          if (ancestor && Object.isFunction(value) && value.argumentNames().first() == "$super") {
            var method = value;
            // 下面三行代码是精华之所在，大概的意思：
            // - 首先创建一个自执行的匿名函数返回另一个函数，此函数用于执行父类的同名函数
            // - （因为这是在循环中，我们曾多次指出循环中的函数引用局部变量的问题）
            // - 其次把这个自执行的匿名函数的作为method的第一个参数（也就是对应于形参$super）
            // 不过，窃以为这个地方作者有点走火入魔，完全没必要这么复杂，后面我会详细分析这段代码。
            value = (function(m) {
              return function() { return ancestor[m].apply(this, arguments) };
            })(property).wrap(method);

            value.valueOf = method.valueOf.bind(method);
            // 因为我们改变了函数体，所以重新定义函数的toString方法
            // 这样用户调用函数的toString方法时，返回的是原始的函数定义体
            value.toString = method.toString.bind(method);
          }
          this.prototype[property] = value;
        }

        return this;
      }
    };

上面的代码中我曾有“走火入魔”的说法，并不是对作者的亵渎， 只是觉得作者对JavaScript中的一个重要准则（通过自执行的匿名函数创建作用域） 运用的有点过头。

value = (function(m) {
      return function() { return ancestor[m].apply(this, arguments) };
    })(property).wrap(method);

其实这段代码和下面的效果一样：

value = ancestor[property].wrap(method);

我们把wrap函数展开就能看的更清楚了：

value = (function(fn, wrapper) {
      var __method = fn;
      return function() {
        return wrapper.apply(this, [__method.bind(this)].concat($A(arguments)));
      }
    })(ancestor[property], method);

可以看到，我们其实为父类的函数ancestor[property]通过自执行的匿名函数创建了作用域。 而原作者是为property创建的作用域。两则的最终效果是一致的。

我们对Prototypejs继承的重实现
分析了这么多，其实也不是很难，就那么多概念，大不了换种表现形式。
下面我们就用前几章我们自己实现的jClass来实现Prototypejs形式的继承。

// 注意：这是我们自己实现的类似Prototypejs继承方式的代码，可以直接拷贝下来使用
    
    // 这个方法是借用Prototypejs中的定义
    function argumentNames(fn) {
      var names = fn.toString().match(/^[\s\(]*function[^(]*\(([^\)]*)\)/)[1].replace(/\s+/g, '').split(',');
      return names.length == 1 && !names[0] ? [] : names;
    }


    function jClass(baseClass, prop) {
      // 只接受一个参数的情况 - jClass(prop)
      if (typeof (baseClass) === "object") {
        prop = baseClass;
        baseClass = null;
      }

      // 本次调用所创建的类（构造函数）
      function F() {
        // 如果父类存在，则实例对象的baseprototype指向父类的原型
        // 这就提供了在实例对象中调用父类方法的途径
        if (baseClass) {
          this.baseprototype = baseClass.prototype;
        }
        this.initialize.apply(this, arguments);
      }

      // 如果此类需要从其它类扩展
      if (baseClass) {
        var middleClass = function() {};
        middleClass.prototype = baseClass.prototype;
        F.prototype = new middleClass();
        F.prototype.constructor = F;
      }

      // 覆盖父类的同名函数
      for (var name in prop) {
        if (prop.hasOwnProperty(name)) {
          // 如果此类继承自父类baseClass并且父类原型中存在同名函数name
          if (baseClass &&
            typeof (prop[name]) === "function" &&
            argumentNames(prop[name])[0] === "$super") {
            // 重定义子类的原型方法prop[name]
            // - 这里面有很多JavaScript方面的技巧，如果阅读有困难的话，可以参阅我前面关于JavaScript Tips and Tricks的系列文章
            // - 比如$super封装了父类方法的调用，但是调用时的上下文指针要指向当前子类的实例对象
            // - 将$super作为方法调用的第一个参数
            F.prototype[name] = (function(name, fn) {
              return function() {
                var that = this;
                $super = function() {
                  return baseClass.prototype[name].apply(that, arguments);
                };
                return fn.apply(this, Array.prototype.concat.apply($super, arguments));
              };
            })(name, prop[name]);
            
          } else {
            F.prototype[name] = prop[name];
          }
        }
      }

      return F;
    };

调用方式和Prototypejs的调用方式保持一致：

var Person = jClass({
      initialize: function(name) {
        this.name = name;
      },
      getName: function() {
        return this.name;
      }
    });

    var Employee = jClass(Person, {
      initialize: function($super, name, employeeID) {
        $super(name);
        this.employeeID = employeeID;
      },
      getEmployeeID: function() {
        return this.employeeID;
      },
      getName: function($super) {
        return "Employee name: " + $super();
      }
    });


    var zhang = new Employee("ZhangSan", "1234");
    console.log(zhang.getName());  // "Employee name: ZhangSan"

经过本章的学习，就更加坚定了我们的信心，像Prototypejs形式的继承我们也能够轻松搞定。
以后的几个章节，我们会逐步分析mootools,Extjs等JavaScript类库中继承的实现，敬请期待。