JavaScript中的类(class)、构造函数(constructor)、原型(prototype)

类 Class

类的概念应该是面向对象语言的一个特色，但是JavaScript并不像Java，C++等高级语言那样拥有正式的类，而是多数通过构造器以及原型方式来仿造实现。在讨论构造器和原型方法前，我可以看看一种叫做“工厂模式”的仿造方法。

function start() {
    alert("Bang!!");
}

function createCar(color, title) {
    var car = {};
    car.color = color;
    car.title = title;
    car.start = start;
    return car;
}

var car1 = createCar("red", "BMW");
var car2 = createCar("yellow", "BYD");

这种方式显然可以实现class的功能，但是外形上怎么也无法说它是个class以及class实例的创建过程。因此，出现了“构造函数模式”，它的关键在于构造器（Constructor）概念的引入。

构造器 Constructor

我们先来看“构造函数模式”的具体做法：

function start() {
    alert("Bang!!");
}

function Car(color, title) {
    this.color = color;
    this.title = title;
    this.start = start;
}

var car1 = new Car("red", "BMW");
var car2 = new Car("yellow", "BYD");

这个看起来有点类的样子了吧（先不提那个难看的外置function）？我们发现，那个constructor(Car)其实就是一个简单的function，它与“工厂方式”中的createCar()区别就在于：

　　1、方法名开头字母大写（注：构造函数方法名开头字母大写是国际惯例）；

　　2、没有了空对象的创建和返回；

　   3、使用this做引用。

那原来的那个空对象的创建以及返回的步骤去哪了呢？这两个步骤，现在都由创建实例时的“new”实现了。“new”这个操作符负责创建一个空对象，然后将那个叫做构造器的function添加到实例对象中并触发它，这样这个function实际上就是这个对象的一个method，function中的this指向的便是这个对象，最后将这个对象返回。根据如上分析，我们可以把这个过程简单分解为如下代码：

var obj = {};
obj.constructor = Car;
obj.constructor("red", "BMW");
return obj;

“构造函数模式”方式虽然与高级面向对象语言中的类创建方式已经很接近（使用”new“创建），但是貌似那个游离在类之外的function start()其实却是个相当有碍观瞻的瑕疵。我们应该想一种办法让这个方法与类挂钩，让它成为类的一个属性，不是全局的。于是，这就产生了“构造函数+原型法”的类构造方法。

原型 prototype

在”构造函数+原型法“中，我们对于类的method期待得到的效果是：

　　1、仅是类的method而不是全局的

　　2、只在类被定义时创建一个method实例，然后被所有类的实例共用。

由这两个目标，我们很容易想到高级面向对象语言Java的private static变量的特点。JavaScript没有为我们提供这么简单的符号来实现这个复杂功能，但是却有一个属性可以帮我们仿造出这种效果：prototype。我们先来看几段prototype的使用代码。

function Car() {
}

Car.prototype.material = "steel";
var car1 = new Car();
var car2 = new Car();
console.log(car1.material);//steel
console.log(car2.material);//steel

car1.material = "iron";
console.log(car1.material);//iron
console.log(car2.material);//steel
console.log(Car.prototype.material); //steel

Car.prototype.material = "wood";
var car2 = new Car();
console.log(car1.material); //iron
console.log(car2.material); //wood
console.log(Car.prototype.material); //wood

分析该段代码前，需要明确两个概念：对象的直属属性和继承属性。直接在构造函数中通过this.someproperty = xxx这种形式定义的someproperty属性叫做对象的直属属性，而通过如行代码那样Car.prototype.material = "steel";这种形式定义的material属性叫做继承属性。由上面这段代码，我们可以总结出prototype属性的如下特点：

prototype属性的特点
    1、prototype是function下的属性（其实任意object都拥有该属性，function是对象的一种）；
    2、prototype属性的值是一个对象，因此可任意添加子属性；
    3、类的实例可以直接通过”.”来直接获取prototype下的任意子属性；
    4、所有以此function作为构造函数创建的类实例共用prototype中的属性及值;
    5、类的实例没有prototype属性;
    6、可以直接通过 “实例.属性 = xxx” 的方式修改继承属性，修改后的值将覆盖继承自prototype的属性，但此修改不影响prototype本身，也不影响其它类实例；
    7、继承属性修改后，该属性就成为类实例的直属属性；
    8、可以直接修改prototype的属性值，此改变将作用于此类下的所有实例，但无法改变直属属性值。

【注：对象实例在读取某属性时，如果在本身的直属属性中没有查找到该属性，那么就会去查找function下的prototype的属性。所以类的实例可以直接通过”.”来直接获取prototype下的任意子属性】

好好理解下prototype的这些特点，我们不难看出，在prototype中定义的属性与Java类中的static属性特点极为相近，适合定义那些所有类实例都可共用的一些属性的值，比如汽车的构造材料这一类。

了解了prototype的这些特点，我们可以言归正传，把它应用到类方法的仿造和实现上了。其实做法很简单，就是把value换成function，先看下面的代码：

function Car() {
}

Car.prototype.start = function() {
    alert("Bang!!");
};

var car1 = new Car();
var car2 = new Car();
car1.start();
car2.start();

得益于prototype的强大特性，我们知道这个method确实是可以这么被绑定到类上的。但是，最有用的是，那个method(start)只会在执行Car.prototype.start =这个定义的时候创建一个实例，之后通过new创建的对象实例里面使用的这个method都是它的引用，因此不会有内存浪费。

好了，method的问题终于解决了，那么整理一下，下面写出使用“构造函数模式+原型模式”构造一个类的完整代码：

function Car(color, title) {
    this.color = color;
    this.title = title;
}

Car.prototype.material = "steel";
Car.prototype.start = function () {
    alert("Bang!!!");
};
Car.prototype.repaint = function (color) {
    this.color = color;
};

var car1 = new Car("red", "BMW");
var car2 = new Car("yellow", "VW");

car1.repaint("pink");
console.log(car1.color); //pink
console.log(car2.color); //yellow

怎么样，这个跟高级面向对象语言中的class的样子更~加类似了吧？Perfect ？NO！！！上述写法只是在“语义”上达到了对类属性和方法的封装，很多面向对象思想的完美主义者希望在“视觉”上也达到封装，因此就产生了“动态原型法”，请看下面的代码：

function Car(color, title) {
    this.color = color;
    this.title = title;

    if (typeof Car._initialized == "undefined") {
        Car.prototype.start = function() {
            alert("Bang!!!");
        };
        Car.prototype.material = "steel";
        Car._initializde = true;
    }
}

我们看，其实Car.prototype的属性定义是可以被放进Car function的定义之中的，这样就达到了“视觉”封装。但是我们没有单纯的move，我们需要加一个条件，让这些赋值操作只执行一次，而不是每次创建对象实例的时候都执行，造成内存空间的浪费。添加_initialized 属性的目的就在于此。

注意：

对于类的属性值，我们上面只考虑了primitive type(原始类型)和function的类型情况，如果属性值是对象，比如Array，那情况就又复杂了，思考下面的一段代码。

function Car() {
}

Car.prorotype.drivers = ["Kitten", "Bear"];

var car1 = new Car();
var car2 = new Car();

car1.drivers.push("Point");

console.log(car1.drivers); //Kitten,Bear,Point
console.log(car2.drivers); //Kitten,Bear,Point

可以看到，我们只是想对car1的drivers做改变，但是car2的居然也改了，这显然是我们不希望出现的结果。为什么会这样呢？因为Car.prototype.drivers只是引用而已。在使用new关键字创建类实例时，附加给类实例的属性的属性值也是跟它指向相同值的引用。如果它所指向的数据是primitive type(原始类型)或function自然没有问题，因为没有什么操作可以直接修改这些值，我们只能修改引用本身，让它们指向新的值，但这种改变根本不会影响其它指向这个值的引用。但如果指向的是数组就不一样了，在任何一个指向它的引用上实施.push操作，都会影响这个Array的值，并且这种改变会对所有引用都生效。因此，像Array这种复杂数据类型是不应该放在prototype里面做属性值的，这样，上述代码就应该更改为：

function Car() {
    this.drivers = ["Kitten", "Bear"];
}

var car1 = new Car();
var car2 = new Car();

car1.drivers.push("Point");

console.log(car1.drivers); //Kitten,Bear,Point
console.log(car2.drivers); //Kitten,Bear

下面我们来创建一个完成的类：

function Car() {
    this.drivers = ["Kitten", "Bear"];
    if (typeof Car._initialized == "undefined") {
        Car.prototype.getDiversNumber = function () {
            alert(this.drivers.length);
        };
        Car._initialized = true;
    }
}

var car1 = new Car();
var car2 = new Car();

car1.drivers.push("Point");

console.log(car1.drivers);  //Kitten,Bear,Point
console.log(car2.drivers);  //Kitten,Bear
car1.getDiversNumber(); //
car2.getDiversNumber(); //

总结出来一句话就是：用构造函数模式定义对象的所有非函数属性，用原型模式定义对象的函数属性。