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JavaScript面向对象的支持

2009-01-13 14:09 155 查看
很少有人对JavaScript的面向对象特性进行系统的分析。我希望接下来的文字让你了解到这
个语言最少为人知的一面。

1. JavaScript中的类型
--------
虽然JavaScript是一个基于对象的语言,但对象(Object)在JavaScript中不是第一型的。JS
是以函数(Function)为第一型的语言。这样说,不但是因为JS中的函数具有高级语言中的函
数的各种特性,而且也因为在JS中,Object也是由函数来实现的。——关于这一点,可以在
后文中“构造与析构”部分看到更进一步的说明。

JS中是弱类型的,他的内置类型简单而且清晰:
---------------------------------------------------------
undefined : 未定义
number : 数字
boolean : 布尔值
string : 字符串
function : 函数
object : 对象

1). undefined类型
========================
在IE5及以下版本中,除了直接赋值和typeof()之外,其它任何对undefined的操作都将导致
异常。如果需要知道一个变量是否是undefined,只能采用typeof()的方法:
<script>
var v;
if (typeof(v) == 'undefined') {
// ...
}
</script>

但是在IE5.5及以上版本中,undefined是一个已实现的系统保留字。因此可以用undefined来
比较和运算。检测一个值是否是undefined的更简单方法可以是:
<script>
var v;
if (v === undefined) {
// ...
}
</script>

因此为了使得核心代码能(部分地)兼容IE5及早期版本,Romo核心单元中有一行代码用来
“声明”一个undefined值:
//---------------------------------------------------------
// code from Qomolangma, in JSEnhance.js
//---------------------------------------------------------
var undefined = void null;

这一行代码还有一点是需要说明的,就是void语句的应用。void表明“执行其后的语句,且
忽略返回值”。因此在void之后可以出现能被执行的任何“单个”语句。而执行的结果就是
undefined。当然,如果你愿意,你也可以用下面的代码之一“定义undefined”。
//---------------------------------------------------------
// 1. 较复杂的方法,利用一个匿名的空函数执行的返回
//---------------------------------------------------------
var undefined = function(){}();

//---------------------------------------------------------
// 2. 代码更简洁,但不易懂的方法
//---------------------------------------------------------
var undefined = void 0;

void也能像函数一样使用,因此void(0)也是合法的。有些时候,一些复杂的语句可能不能
使用void的关键字形式,而必须要使用void的函数形式。例如:
//---------------------------------------------------------
// 必须使用void()形式的复杂表达式
//---------------------------------------------------------
void(i=1); // 或如下语句:
void(i=1, i++);

2). number类型
========================
JavaScript中总是处理浮点数,因此它没有象Delphi中的MaxInt这样的常量,反而是有这
样两个常值定义:
Number.MAX_VALUE : 返回 JScript 能表达的最大的数。约等于 1.79E+308。
Number.MIN_VALUE : 返回 JScript 最接近0的数。约等于 2.22E-308。

因为没有整型的缘故,因此在一些关于CSS和DOM属性的运算中,如果你期望取值为整数2,
你可能会得到字符串“2.0”——或者类似于此的一些情况。这种情况下,你可能需要用
到全局对象(Gobal)的parseInt()方法。

全局对象(Gobal)中还有两个属性与number类型的运算有关:
NaN : 算术表达式的运算结果不是数字,则返回NaN值。
Infinity : 比MAX_VALUE更大的数。

如果一个值是NaN,那么他可以通过全局对象(Gobal)的isNaN()方法来检测。然而两个NaN
值之间不是互等的。如下例:
//---------------------------------------------------------
// NaN的运算与检测
//---------------------------------------------------------
var
v1 = 10 * 'a';
v2 = 10 * 'a';
document.writeln(isNaN(v1));
document.writeln(isNaN(v2));
document.writeln(v1 == v2);

全局对象(Gobal)的Infinity表示比最大的数 (Number.MAX_VALUE) 更大的值。在JS中,
它在数学运算时的价值与正无穷是一样的。——在一些实用技巧中,它也可以用来做一
个数组序列的边界检测。

Infinity在Number对象中被定义为POSITIVE_INFINITY。此外,负无穷也在Number中被定
义:
Number.POSITIVE_INFINITY : 比最大正数(Number.MAX_VALUE)更大的值。正无穷。
Number.NEGATIVE_INFINITY : 比最小负数(-Number.MAX_VALUE)更小的值。负无穷。

与NaN不同的是,两个Infinity(或-Infinity)之间是互等的。如下例:
//---------------------------------------------------------
// Infinity的运算与检测
//---------------------------------------------------------
var
v1 = Number.MAX_VALUE * 2;
v2 = Number.MAX_VALUE * 3;
document.writeln(v1);
document.writeln(v2);
document.writeln(v1 == v2);

在Global中其它与number类型相关的方法有:
isFinite() : 如果值是NaN/正无穷/负无穷,返回false,否则返回true。
parseFloat() : 从字符串(的前缀部分)取一个浮点数。不成功则返回NaN。

3). boolean类型
========================
(略)

4). string类型
========================
JavaScript中的String类型原本没有什么特殊的,但是JavaScript为了适应
“浏览器实现的超文本环境”,因此它具有一些奇怪的方法。例如:
link() : 把一个有HREF属性的超链接标签<A>放在String对象中的文本两端。
big() : 把一对<big>标签放在String对象中的文本两端。
以下方法与此类同:
anchor()
blink()
bold()
fixed()
fontcolor()
fontsize()
italics()
small()
strike()
sub()
sup()

除此之外,string的主要复杂性来自于在JavaScript中无所不在的toString()
方法。这也是JavaScript为浏览器环境而提供的一个很重要的方法。例如我们
声明一个对象,但是要用document.writeln()来输出它,在IE中会显示什么呢?

下例说明这个问题:
//---------------------------------------------------------
// toString()的应用
//---------------------------------------------------------
var
s = new Object();

s.v1 = 'hi,';
s.v2 = 'test!';
document.writeln(s);
document.writeln(s.toString());

s.toString = function() {
return s.v1 + s.v2;
}
document.writeln(s);

在这个例子中,我们看到,当一个对象没有重新声明(覆盖)自己toString()方
法的时候,那么它作为字符串型态使用时(例如被writeln),就会调用Java Script
环境缺省的toString()。反过来,你也可以重新定义JavaScript理解这个对象
的方法。

很多JavaScript框架,在实现“模板”机制的时候,就利用了这个特性。例如
他们用这样定义一个FontElement对象:
//---------------------------------------------------------
// 利用toString()实现模板机制的简单原理
//---------------------------------------------------------
function FontElement(innerHTML) {
this.face = '宋体';
this.color = 'red';
// more...

var ctx = innerHTML;
this.toString = function() {
return '<Font FACE="' + this.face + '" COLOR="' + this.color + '">'
+ ctx
+ '</FONT>';
}
}

var obj = new FontElement('这是一个测试。');

// 留意下面这行代码的写法
document.writeln(obj);

5). function类型
========================
javascript函数具有很多特性,除了面向对象的部分之外(这在后面讲述),它自
已的一些独特特性应用也很广泛。

首先javascript中的每个函数,在调用过程中可以执有一个arguments对象。这个
对象是由脚本解释环境创建的,你没有别的方法来自己创建一个arguments对象。

arguments可以看成一个数组:它有length属性,并可以通过arguments
的方式
来访问每一个参数。然而它最重要的,却是可以通过 callee 属性来得到正在执行
的函数对象的引用。

接下的问题变得很有趣:Function对象有一个 caller 属性,指向正在调用当前
函数的父函数对象的引用。

——我们已经看到,我们可以在JavaScript里面,通过callee/caller来遍历执行
期的调用栈。由于arguments事实上也是Function的一个属性,因此我们事实上也
能遍历执行期调用栈上的每一个函数的参数。下面的代码是一个简单的示例:

//---------------------------------------------------------
// 调用栈的遍历
//---------------------------------------------------------
function foo1(v1, v2) {
foo2(v1 * 100);
}

function foo2(v1) {
foo3(v1 * 200);
}

function foo3(v1) {
var foo = arguments.callee;
while (foo && (foo != window)) {
document.writeln('调用参数:<br>', '---------------<br>');

var args = foo.arguments, argn = args.length;
for (var i=0; i<argn; i++) {
document.writeln('args[', i, ']: ', args[i], '<br>');
}
document.writeln('<br>');

// 上一级
foo = foo.caller;
}
}

// 运行测试
foo1(1, 2);

2. JavaScript面向对象的支持
--------
在前面的例子中其实已经讲到了object类型的“类型声明”与“实例创建”。
在JavaScript中,我们需要通过一个函数来声明自己的object类型:
//---------------------------------------------------------
// JavaScript中对象的类型声明的形式代码
// (以后的文档中,“对象名”通常用MyObject来替代)
//---------------------------------------------------------
function 对象名(参数表) {
this.属性 = 初始值;

this.方法 = function(方法参数表) {
// 方法实现代码
}
}

然后,我们可以通过这样的代码来创建这个对象类型的一个实例:
//---------------------------------------------------------
// 创建实例的形式代码
// (以后的文档中,“实例变量名”通常用obj来替代)
//---------------------------------------------------------
var 实例变量名 = new 对象名(参数表);

接下来我们来看“对象”在JavaScript中的一些具体实现和奇怪特性。

1). 函数在JavaScript的面向对象机制中的五重身份
------
“对象名”——如MyObject()——这个函数充当了以下语言角色:
(1) 普通函数
(2) 类型声明
(3) 类型的实现
(4) 类引用
(5) 对象的构造函数

一些程序员(例如Delphi程序员)习惯于类型声明与实现分开。例如在delphi
中,Interface节用于声明类型或者变量,而implementation节用于书写类型
的实现代码,或者一些用于执行的函数、代码流程。

但在JavaScript中,类型的声明与实现是混在一起的。一个对象的类型(类)
通过函数来声明,this.xxxx表明了该对象可具有的属性或者方法。

这个函数的同时也是“类引用”。在JavaScript,如果你需要识别一个对象
的具体型别,你需要执有一个“类引用”。——当然,也就是这个函数的名
字。instanceof 运算符就用于识别实例的类型,我们来看一下它的应用:
//---------------------------------------------------------
// JavaScript中对象的类型识别
// 语法: 对象实例 instanceof 类引用
//---------------------------------------------------------
function MyObject() {
this.data = 'test data';
}

// 这里MyObject()作为构造函数使用
var obj = new MyObject();
var arr = new Array();

// 这里MyObject作为类引用使用
document.writeln(obj instanceof MyObject);
document.writeln(arr instanceof MyObject);

================
(未完待续)
================
接下来的内容:

2. JavaScript面向对象的支持
--------

2). 反射机制在JavaScript中的实现
3). this与with关键字的使用
4). 使用in关键字的运算
5). 使用instanceof关键字的运算
6). 其它与面向对象相关的关键字

3. 构造与析构

4. 实例和实例引用

5. 原型问题

6. 函数的上下文环境

7. 对象的类型检查问题

类别 :Rich Web Client
关键词 :JS OOP,JS Framwork, Rich Web Client,RIA,Web Component,
DOM,DTHML,CSS,JavaScript,JScript

项目发起:aimingoo (aim@263.net)
项目团队:aimingoo, leon(pfzhou@gmail.com)
有贡献者:JingYu(zjy@cnpack.org)
================================================================================

2). 反射机制在JavaScript中的实现
------
JavaScript中通过for..in语法来实现了反射机制。但是JavaScript中并不
明确区分“属性”与“方法”,以及“事件”。因此,对属性的类型考查在JS
中是个问题。下面的代码简单示例for..in的使用与属性识别:
//---------------------------------------------------------
// JavaScript中for..in的使用和属性识别
//---------------------------------------------------------
var _r_event = _r_event = /^[Oo]n.*/;
var colorSetting = {
method: 'red',
event: 'blue',
property: ''
}

var obj2 = {
a_method : function() {},
a_property: 1,
onclick: undefined
}

function propertyKind(obj, p) {
return (_r_event.test(p) && (obj[p]==undefined || typeof(obj[p])=='function')) ? 'event'
: (typeof(obj[p])=='function') ? 'method'
: 'property';
}

var objectArr = ['window', 'obj2'];

for (var i=0; i<objectArr.length; i++) {
document.writeln('<p>for ', objectArr[i], '<hr>');

var obj = eval(objectArr[i]);
for (var p in obj) {
var kind = propertyKind(obj, p);
document.writeln('obj.', p, ' is a ', kind.fontcolor(colorSetting[kind]), ': ', obj[p], '<br>');
}

document.writeln('</p>');
}

一个常常被开发者忽略的事实是:JavaScript本身是没有事件(Event)系统的。通
常我们在JavaScript用到的onclick等事件,其实是IE的DOM模型提供的。从更内核
的角度上讲:IE通过COM的接口属性公布了一组事件接口给DOM。

有两个原因,使得在JS中不能很好的识别“一个属性是不是事件”:
- COM接口中本身只有方法,属性与事件,都是通过一组get/set方法来公布的。
- JavaScript中,本身并没有独立的“事件”机制。

因此我们看到event的识别方法,是检测属性名是否是以'on'字符串开头(以'On'开
头的是Qomo的约定)。接下来,由于DOM对象中的事件是可以不指定处理函数的,这
种情况下事件句柄为null值(Qomo采用相同的约定);在另外的一些情况下,用户可
能象obj2这样,定义一个值为 undefined的事件。因此“事件”的判定条件被处理
成一个复杂的表达式:
("属性以on/On开头" && ("值为null/undefined" || "类型为function"))

另外,从上面的这段代码的运行结果来看。对DOM对象使用for..in,是不能列举出
对象方法来的。

最后说明一点。事实上,在很多语言的实现中,“事件”都不是“面向对象”的语
言特性,而是由具体的编程模型来提供的。例如Delphi中的事件驱动机制,是由Win32
操作系统中的窗口消息机制来提供,或者由用户代码在Component/Class中主动调用
事件处理函数来实现。

“事件”是一个“如何驱动编程模型”的机制/问题,而不是语言本身的问题。然
而以PME(property/method/event)为框架的OOP概念,已经深入人心,所以当编程语
言或系统表现出这些特性来的时候,就已经没人关心“event究竟是谁实现”的了。

3). this与with关键字的使用
------
在JavaScript的对象系统中,this关键字用在两种地方:
- 在构造器函数中,指代新创建的对象实例
- 在对象的方法被调用时,指代调用该方法的对象实例

如果一个函数被作为普通函数(而不是对象方法)调用,那么在函数中的this关键字
将指向window对象。与此相同的,如果this关键字不在任何函数中,那么他也指向
window对象。

由于在JavaScript中不明确区分函数与方法。因此有些代码看起来很奇怪:
//---------------------------------------------------------
// 函数的几种可能调用形式
//---------------------------------------------------------
function foo() {
// 下面的this指代调用该方法的对象实例
if (this===window) {
document.write('call a function.', '<BR>');
}
else {
document.write('call a method, by object: ', this.name, '<BR>');
}
}

function MyObject(name) {
// 下面的this指代new关键字新创建实例
this.name = name;
this.foo = foo;
}

var obj1 = new MyObject('obj1');
var obj2 = new MyObject('obj2');

// 测试1: 作为函数调用
foo();

// 测试2: 作为对象方法的调用
obj1.foo();
obj2.foo();

// 测试3: 将函数作为“指定对象的”方法调用
foo.call(obj1);
foo.apply(obj2);

在上面的代码里,obj1/obj2对foo()的调用是很普通的调用方法。——也就
是在构造器上,将一个函数指定为对象的方法。

而测试3中的call()与apply()就比较特殊。

在这个测试中,foo()仍然作为普通函数来调用,只是JavaScript的语言特性
允许在call()/apply()时,传入一个对象实例来指定foo()的上下文环境中所
出现的this关键字的引用。——需要注意的是,此时的foo()仍旧是一个普通
函数调用,而不是对象方法调用。

与this“指示调用该方法的对象实例”有些类同的,with()语法也用于限定
“在一段代码片段中默认使用对象实例”。——如果不使用with()语法,那
么这段代码将受到更外层with()语句的影响;如果没有更外层的with(),那
么这段代码的“默认使用的对象实例”将是window。

然而需要注意的是this与with关键字不是互为影响的。如下面的代码:
//---------------------------------------------------------
// 测试: this与with关键字不是互为影响的
//---------------------------------------------------------
function test() {
with (obj2) {
this.value = 8;
}
}
var obj2 = new Object();
obj2.value = 10;

test();
document.writeln('obj2.value: ', obj2.value, '<br>');
document.writeln('window.value: ', window.value, '<br>');

你不能指望这样的代码在调用结束后,会使obj2.value属性置值为8。这几行
代码的结果是:window对象多了一个value属性,并且值为8。

with(obj){...}这个语法,只能限定对obj的既有属性的读取,而不能主动的
声明它。一旦with()里的对象没有指定的属性,或者with()限定了一个不是对
象的数据,那么结果会产生一个异常。

4). 使用in关键字的运算
------
除了用for..in来反射对象的成员信息之外,JavaScript中也允许直接用in
关键字去检测对象是否有指定名字的属性。

in关键字经常被提及的原因并不是它检测属性是否存在的能力,因此在早期
的代码中,很多可喜欢用“if (!obj.propName) {}” 这样的方式来检测propName
是否是有效的属性。——很多时候,检测有效性比检测“是否存有该属性”更
有实用性。因此这种情况下,in只是一个可选的、官方的方案。

in关键字的重要应用是高速字符串检索。尤其是在只需要判定“字符串是否
存在”的情况下。例如10万个字符串,如果存储在数组中,那么检索效率将会
极差。
//---------------------------------------------------------
// 使用对象来检索
//---------------------------------------------------------
function arrayToObject(arr) {
for (var obj=new Object(), i=0, imax=arr.length; i<imax; i++) {
obj[arr[i]]=null;
}
return obj;
}

var
arr = ['abc', 'def', 'ghi']; // more and more...
obj = arrayToObject(arr);

function valueInArray(v) {
for (var i=0, imax=arr.length; i<imax; i++) {
if (arr[i]==v) return true;
}

return false;
}

function valueInObject(v) {
return v in obj;
}

这种使用关键字in的方法,也存在一些限制。例如只能查找字符串,而数
组元素可以是任意值。另外,arrayToObject()也存在一些开销,这使得它
不适合于频繁变动的查找集。最后,(我想你可能已经注意到了)使用对象
来查找的时候并不能准确定位到查找数据,而数组中可以指向结果的下标。

八、JavaScript面向对象的支持
~~~~~~~~~~~~~~~~~~
(续)

2. JavaScript面向对象的支持
--------
(续)

5). 使用instanceof关键字的运算
------
在JavaScript中提供了instanceof关键字来检测实例的类型。这在前面讨
论它的“五重身份”时已经讲过。但instanceof的问题是,它总是列举整个
原型链以检测类型(关于原型继承的原理在“构造与析构”小节讲述),如:
//---------------------------------------------------------
// instanceof使用中的问题
//---------------------------------------------------------
function MyObject() {
// ...
}

function MyObject2() {
// ...
}
MyObject2.prototype = new MyObject();

obj1 = new MyObject();
obj2 = new MyObject2();

document.writeln(obj1 instanceof MyObject, '<BR>');
document.writeln(obj2 instanceof MyObject, '<BR>');

我们看到,obj1与obj2都是MyObject的实例,但他们是不同的构造函数产生
的。——注意,这在面向对象理论中正确的:因为obj2是MyObject的子类实
例,因此它具有与obj1相同的特性。在应用中这是obj2的多态性的体现之一。

但是,即便如此,我们也必须面临这样的问题:如何知道obj2与obj1是否是
相同类型的实例呢?——也就是说,连构造器都相同?

instanceof关键字不提供这样的机制。一个提供实现这种检测的能力的,是
Object.constructor属性。——但请先记住,它的使用远比你想象的要难。

好的,问题先到这里。constructor属性已经涉及到“构造与析构”的问题,
这个我们后面再讲。“原型继承”、“构造与析构”是JavaScript的OOP中
的主要问题、核心问题,以及“致命问题”。

6). null与undefined
------
在JavaScript中,null与undefined曾一度使我迷惑。下面的文字,有利于
你更清晰的认知它(或者让你更迷惑):
- null是关键字;undefined是Global对象的一个属性。
- null是对象(空对象, 没有任何属性和方法);undefined是undefined类
型的值。试试下面的代码:
document.writeln(typeof null);
document.writeln(typeof undefined);
- 对象模型中,所有的对象都是Object或其子类的实例,但null对象例外:
document.writeln(null instanceof Object);
- null“等值(==)”于undefined,但不“全等值(===)”于undefined:
document.writeln(null == undefined);
document.writeln(null == undefined);
- 运算时null与undefined都可以被类型转换为false,但不等值于false:
document.writeln(!null, !undefined);
document.writeln(null==false);
document.writeln(undefined==false);

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八、JavaScript面向对象的支持
~~~~~~~~~~~~~~~~~~
(续)

4. 实例和实例引用
--------
在.NET Framework对CTS(Common Type System)约定“一切都是对象”,并分为“值
类型”和“引用类型”两种。其中“值类型”的对象在转换成“引用类型”数据的
过程中,需要进行一个“装箱”和“拆箱”的过程。

在JavaScript也有同样的问题。我们看到的typeof关键字,返回以下六种数据类型:
"number"、"string"、"boolean"、"object"、"function" 和 "undefined"。

我们也发现JavaScript的对象系统中,有String、Number、Function、Boolean这四
种对象构造器。那么,我们的问题是:如果有一个数字A,typeof(A)的结果,到底会
是'number'呢,还是一个构造器指向function Number()的对象呢?

//---------------------------------------------------------
// 关于JavaScript的类型的测试代码
//---------------------------------------------------------
function getTypeInfo(V) {
return (typeof V == 'object' ? 'Object, construct by '+V.constructor
: 'Value, type of '+typeof V);
}

var A1 = 100;
var A2 = new Number(100);

document.writeln('A1 is ', getTypeInfo(A1), '<BR>');
document.writeln('A2 is ', getTypeInfo(A2), '<BR>');
document.writeln([A1.constructor === A2.constructor, A2.constructor === Number]);

测试代码的执行结果如下:
-----------
A1 is Value, type of number
A2 is Object, construct by function Number() { [native code] }
true,true
-----------

我们注意到,A1和A2的构造器都指向Number。这意味着通过constructor属性来识别
对象,(有时)比typeof更加有效。因为“值类型数据”A1作为一个对象来看待时,
与A2有完全相同的特性。

——除了与实例引用有关的问题。

参考JScript手册,我们对其它基础类型和构造器做相同考察,可以发现:
- 基础类型中的undefined、number、boolean和string,是“值类型”变量
- 基础类型中的array、function和object,是“引用类型”变量
- 使用new()方法构造出对象,是“引用类型”变量

下面的代码说明“值类型”与“引用类型”之间的区别:
//---------------------------------------------------------
// 关于JavaScript类型系统中的值/引用问题
//---------------------------------------------------------
var str1 = 'abcdefgh', str2 = 'abcdefgh';
var obj1 = new String('abcdefgh'), obj2 = new String('abcdefgh');

document.writeln([str1==str2, str1===str2], '<br>');
document.writeln([obj1==obj2, obj1===obj2]);

测试代码的执行结果如下:
-----------
true, true
false, false
-----------

我们看到,无论是等值运算(==),还是全等运算(===),对“对象”和“值”的
理解都是不一样的。

更进一步的理解这种现象,我们知道:
- 运算结果为值类型,或变量为值类型时,等值(或全等)比较可以得到预想结果
- (即使包含相同的数据,)不同的对象实例之间是不等值(或全等)的
- 同一个对象的不同引用之间,是等值(==)且全等(===)的

但对于String类型,有一点补充:根据JScript的描述,两个字符串比较时,只要有
一个是值类型,则按值比较。这意味着在上面的例子中,代码“str1==obj1”会得到
结果true。而全等(===)运算需要检测变量类型的一致性,因此“str1===obj1”的结
果返回false。

JavaScript中的函数参数总是传入值参,引用类型(的实例)是作为指针值传入的。因此
函数可以随意重写入口变量,而不用担心外部变量被修改。但是,需要留意传入的引用
类型的变量,因为对它方法调用和属性读写可能会影响到实例本身。——但,也可以通
过引用类型的参数来传出数据。

最后补充说明一下,值类型比较会逐字节检测对象实例中的数据,效率低但准确性高;
而引用类型只检测实例指针和数据类型,因此效率高而准确性低。如果你需要检测两个
引用类型是否真的包含相同的数据,可能你需要尝试把它转换成“字符串值”再来比较。

6. 函数的上下文环境
--------
只要写过代码,你应该知道变量是有“全局变量”和“局部变量”之分的。绝大多数的
JavaScript程序员也知道下面这些概念:
//---------------------------------------------------------
// JavaScript中的全局变量与局部变量
//---------------------------------------------------------
var v1 = '全局变量-1';
v2 = '全局变量-2';

function foo() {
v3 = '全局变量-3';

var v4 = '只有在函数内部并使用var定义的,才是局部变量';
}

按照通常对语言的理解来说,不同的代码调用函数,都会拥有一套独立的局部变量。
因此下面这段代码很容易理解:
//---------------------------------------------------------
// JavaScript的局部变量
//---------------------------------------------------------
function MyObject() {
var o = new Object;

this.getValue = function() {
return o;
}
}

var obj1 = new MyObject();
var obj2 = new MyObject();
document.writeln(obj1.getValue() == obj2.getValue());

结果显示false,表明不同(实例的方法)调用返回的局部变量“obj1/obj2”是不相同。

变量的局部、全局特性与OOP的封装性中的“私有(private)”、“公开(public)”具
有类同性。因此绝大多数资料总是以下面的方式来说明JavaScript的面向对象系统中
的“封装权限级别”问题:
//---------------------------------------------------------
// JavaScript中OOP封装性
//---------------------------------------------------------
function MyObject() {
// 1. 私有成员和方法
var private_prop = 0;
var private_method_1 = function() {
// ...
return 1
}
function private_method_2() {
// ...
return 1
}

// 2. 特权方法
this.privileged_method = function () {
private_prop++;
return private_prop + private_method_1() + private_method_2();
}

// 3. 公开成员和方法
this.public_prop_1 = '';
this.public_method_1 = function () {
// ...
}
}

// 4. 公开成员和方法(2)
MyObject.prototype.public_prop_1 = '';
MyObject.prototype.public_method_1 = function () {
// ...
}

var obj1 = new MyObject();
var obj2 = new MyObject();

document.writeln(obj1.privileged_method(), '<br>');
document.writeln(obj2.privileged_method());

在这里,“私有(private)”表明只有在(构造)函数内部可访问,而“特权(privileged)”
是特指一种存取“私有域”的“公开(public)”方法。“公开(public)”表明在(构造)函
数外可以调用和存取。

除了上述的封装权限之外,一些文档还介绍了其它两种相关的概念:
- 原型属性:Classname.prototype.propertyName = someValue
- (类)静态属性:Classname.propertyName = someValue

然而,从面向对象的角度上来讲,上面这些概念都很难自圆其说:JavaScript究竟是为何、
以及如何划分出这些封装权限和概念来的呢?

——因为我们必须注意到下面这个例子所带来的问题:
//---------------------------------------------------------
// JavaScript中的局部变量
//---------------------------------------------------------
function MyFoo() {
var i;

MyFoo.setValue = function (v) {
i = v;
}
MyFoo.getValue = function () {
return i;
}
}
MyFoo();

var obj1 = new Object();
var obj2 = new Object();

// 测试一
MyFoo.setValue.call(obj1, 'obj1');
document.writeln(MyFoo.getValue.call(obj1), '<BR>');

// 测试二
MyFoo.setValue.call(obj2, 'obj2');
document.writeln(MyFoo.getValue.call(obj2));
document.writeln(MyFoo.getValue.call(obj1));
document.writeln(MyFoo.getValue());

在这个测试代码中,obj1/obj2都是Object()实例。我们使用function.call()的方式
来调用setValue/getValue,使得在MyFoo()调用的过程中替换this为obj1/obj2实例。

然而我们发现“测试二”完成之后,obj2、obj1以及function MyFoo()所持有的局部
变量都返回了“obj2”。——这表明三个函数使用了同一个局部变量。

由此可见,JavaScript在处理局部变量时,对“普通函数”与“构造器”是分别对待
的。这种处理策略在一些JavaScript相关的资料中被解释作“面向对象中的私有域”
问题。而事实上,我更愿意从源代码一级来告诉你真相:这是对象的上下文环境的问
题。——只不过从表面看去,“上下文环境”的问题被转嫁到对象的封装性问题上了。

(在阅读下面的文字之前,)先做一个概念性的说明:
- 在普通函数中,上下文环境被window对象所持有
 - 在“构造器和对象方法”中,上下文环境被对象实例所持有

在JavaScript的实现代码中,每次创建一个对象,解释器将为对象创建一个上下文环境
链,用于存放对象在进入“构造器和对象方法”时对function()内部数据的一个备份。
JavaScript保证这个对象在以后再进入“构造器和对象方法”内部时,总是持有该上下
文环境,和一个与之相关的this对象。由于对象可能有多个方法,且每个方法可能又存
在多层嵌套函数,因此这事实上构成了一个上下文环境的树型链表结构。而在构造器和
对象方法之外,JavaScript不提供任何访问(该构造器和对象方法的)上下文环境的方法。

简而言之:
- 上下文环境与对象实例调用“构造器和对象方法”时相关,而与(普通)函数无关
- 上下文环境记录一个对象在“构造函数和对象方法”内部的私有数据
- 上下文环境采用链式结构,以记录多层的嵌套函数中的上下文

由于上下文环境只与构造函数及其内部的嵌套函数有关,重新阅读前面的代码:
//---------------------------------------------------------
// JavaScript中的局部变量
//---------------------------------------------------------
function MyFoo() {
var i;

MyFoo.setValue = function (v) {
i = v;
}
MyFoo.getValue = function () {
return i;
}
}
MyFoo();

var obj1 = new Object();
MyFoo.setValue.call(obj1, 'obj1');

我们发现setValue()的确可以访问到位于MyFoo()函数内部的“局部变量i”,但是由于
setValue()方法的执有者是MyFoo对象(记住函数也是对象),因此MyFoo对象拥有MyFoo()
函数的唯一一份“上下文环境”。

接下来MyFoo.setValue.call()调用虽然为setValue()传入了新的this对象,但实际上
拥有“上下文环境”的仍旧是MyFoo对象。因此我们看到无论创建多少个obj1/obj2,最
终操作的都是同一个私有变量i。

全局函数/变量的“上下文环境”持有者为window,因此下面的代码说明了“为什么全
局变量能被任意的对象和函数访问”:
//---------------------------------------------------------
// 全局函数的上下文
//---------------------------------------------------------
/*
function Window() {
*/
var global_i = 0;
var global_j = 1;

function foo_0() {
}

function foo_1() {
}
/*
}

window = new Window();
*/

因此我们可以看到foo_0()与foo_1()能同时访问global_i和global_j。接下来的推论是,
上下文环境决定了变量的“全局”与“私有”。而不是反过来通过变量的私有与全局来
讨论上下文环境问题。

更进一步的推论是:JavaScript中的全局变量与函数,本质上是window对象的私有变量
与方法。而这个上下文环境块,位于所有(window对象内部的)对象实例的上下文环境链
表的顶端,因此都可能访问到。

用“上下文环境”的理论,你可以顺利地解释在本小节中,有关变量的“全局/局部”
作用域的问题,以及有关对象方法的封装权限问题。事实上,在实现JavaScript的C源
代码中,这个“上下文环境”被叫做“JSContext”,并作为函数/方法的第一个参数
传入。——如果你有兴趣,你可以从源代码中证实本小节所述的理论。

另外,《JavaScript权威指南》这本书中第4.7节也讲述了这个问题,但被叫做“变量
的作用域”。然而重要的是,这本书把问题讲反了。——作者试图用“全局、局部的作
用域”,来解释产生这种现象的“上下文环境”的问题。因此这个小节显得凌乱而且难
以自圆其说。

不过在4.6.3小节,作者也提到了执行环境(execution context)的问题,这就与我们这
里说的“上下文环境”是一致的了。然而更麻烦的是,作者又将读者引错了方法,试图
用函数的上下文环境去解释DOM和ScriptEngine中的问题。

但这本书在“上下文环境链表”的查询方式上的讲述,是正确的而合理的。只是把这个
叫成“作用域”有点不对,或者不妥。

八、JavaScript面向对象的支持
~~~~~~~~~~~~~~~~~~
(续)

7. JavaScript面向对象的支持的补充内容
--------
1). 类型系统
========================
我们前面已经完整地描述过JavaScript的两种类型系统。包括:
- 基础类型系统:由typeof()返回值的六种基础类型
- 对象类型系统:由new()返回值的、构造器和原型继承组织起来的类型系统

JavaScript是弱类型语言,因此类型自动转换是它语言特性的一个重要组成部分。但
对于一个指定的变量而言,(在某一时刻,)它总是有确定的数据类型的。“运算”是
导致类型转换的方法(但不是根源),因此“运算结果的类型”的确定就非常重要。关
于这一部分的内容,推荐大家阅读一份资料:
http://jibbering.com/faq/faq_notes/type_convert.html

类型系统中还有一个特殊的组成部分,就是“直接量”声明。下面的代码简述各种直
接量声明的方法,但不再详述具体细节:
//---------------------------------------------------------
// 各种直接量声明(一些错误格式或特例请查看JScript手册)
//---------------------------------------------------------
// 1. Number
var n1 = 11; // 普通十进制数
var n2 = 013; // 八进制数
var n3 = 0xB; // 十六进制数
var n4 = 1.2; // 浮点值
var n5 = .2; // 浮点值
var n6 = 1.0e-4; // (或1e-4)浮点值

// 2. String
var s1 = 'test'; // (或"test")字符串
var s2 = "test\n";// 带转义符的字符串(转义符规则参见手册)
var s3 = "'test'";// 用""、''以在字符串中使用引号
var s4 = "\xD"; // 用转义符来声明不可键入的字符

// 3. Boolean
var b1 = true;
var b2 = false;

// 4. Function
function foo1() {}; // 利用编译器特性直接声明
var foo2 = function() {}; // 声明匿名函数

// 5. Object
// * 请留意声明中对分隔符“,”的使用
var obj1 = null; // 空对象是可以被直接声明的
var obj2 = {
value1 : 'value', // 对象属性
foo1 : function() {}, // 利用匿名函数来直接声明对象方法
foo2 : foo2 // 使方法指向已声明过的函数
}

// 6. RegExp
var r1 = /^[O|o]n/; // 使用一对"/../"表达的即是正则表达式
var r2 = /^./gim; // (注意,) gim为正则表达式的三个参数

// 7. Array
var arr1 = [1,,,1]; // 直接声明, 包括一些"未定义(undefined)"值
var arr2 = [1,[1,'a']]; // 异质(非单一类型)的数组声明
var arr3 = [[1],[2]]; // 多维数组(其实是从上一个概念衍生下来的

// 8. undefined
var u1 = undefined; // 可以直接声明, 这里的undefined是Global的属性

有些时候,我们可以“即声明即使用”一个直接量,下面的代码演示这一特性:
//---------------------------------------------------------
// 直接量的“即声明即使用”
//---------------------------------------------------------
var obj = function () { // 1. 声明了一个匿名函数
return { // 2. 函数执行的结果是返回一个直接声明的"对象"
value: 'test',
method: function(){}
}
}(); // 3. 使匿名函数执行并返回结果,以完成obj变量的声明

在这个例子中,很多处用到了直接量的声明。这其中函数直接声明(并可以立即执行)的特
性很有价值,例如在一个.js文件中试图执行一些代码,但不希望这些代码中的变量声明对
全局代码导致影响,因此可以在外层包装一个匿名函数并使之执行,例如:
//---------------------------------------------------------
// 匿名函数的执行
// (注:void用于使后面的函数会被执行, 否则解释器会认为仅是声明函数)
//---------------------------------------------------------
void function() {
if (isIE()) {
// do something...
}
}();

2). 对象系统
========================
对象系统中一个未被提及的重要内容是delete运算。它用于删除数组元素、对象属性和已
声明的变量。

由于delete运算不能删除用var来声明的变量,也就意味着它只能删除在函数内/外声明
的全局变量。——这个说法有点别扭,但事实上的确如此。那么我们可以更深层地透视一
个真想:delete运算删除变量的实质,是删除用户在window对象的上下文环境中声明的属
性。

回到前面有关“上下文环境”的讨论,我们注意到(在函数外)声明全局变量的三种形式:
----------
var global_1 = '全局变量1';
global_2 = '全局变量2';

function foo() {
global_3 = '全局变量3';
}
----------

全局变量2和3都是“不用var声明的变量”,这其实是在window对象的上下文环境中的
属性声明。也就是说可以用window.global_2和window.global_3来存取它们。这三种声
明window对象的属性的方法,与直接指定“window.global_value = <值>”这种方法的
唯一区别,是在“for .. in”运算时,这三种方法声明的属性/方法都会被隐藏。如下
例所示:
//---------------------------------------------------------
// 全局变量上下文环境的一些特点:属性名隐藏
//---------------------------------------------------------
var global_1 = '全局变量1';
global_2 = '全局变量2';

void function foo() {
global_3 = '全局变量3';
}();

window.global_4 = '全局变量4';

for (var i in window) {
document.writeln(i, '<br>');
}
document.writeln('<HR>');
document.writeln(window.global_1, '<BR>');
document.writeln(window.global_2, '<BR>');
document.writeln(window.global_3, '<BR>');

我们注意到在返回的结果中不会出现全局变量1/2/3的属性名。但使用window.xxxx这种方
式仍可以存取到它们。

在window上下文环境中,global_1实质是该上下文中的私有变量,我们在其它代码中能存
取到它,只是因为其它(所有的)代码都在该上下文之内。global_2/3则被(隐含地)声明成
window的属性,而global_4则显式地声明为window的属性。

因此我们回到前面的结论:
- 删除(不用var声明的)变量的实质,是删除window对象的属性。

此外,我们也得到另外三条推论(最重要的是第一条):
- delete能删除数组元素,实质上是因为数组下标也是数组对象的隐含属性。
[b] -
[/b]在复杂的系统中,为减少变量名冲突,应尽量避免全局变量(和声明)的使用,或采用
[b] delete
[/b]运算来清理window对象的属性。
[b] - window
[/b]对象是唯一可以让用户声明隐含的属性的对象。——注意这只是表面的现象,因为事实上这只是JavaScript规范带来的一个附加效果:)

delete清除window对象、系统对象、用户对象等的“用户声明属性”,但不能清除如prototype、
constructor这样的系统属性。此外,delete也可以清除数组中的元素(但不会因为清除元
素而使数组长度发生变化)。例如:
//---------------------------------------------------------
// delete运算的一些示例
//---------------------------------------------------------
var arr = [1, 2, 3];
var obj = {v1:1, v2:2};
global_variant = 3;

delete arr[2];
document.writeln('1' in arr, '<BR>'); // 数组下标事实上也是数组对象的隐含属性
document.writeln(arr.length, '<BR>'); // 数组长度不会因delete而改变

delete obj.v2;
document.writeln('v2' in obj, '<BR>');

document.writeln('global_variant' in window, '<BR>');
delete global_variant;

// 以下的代码不能正常执行,这是IE的一个bug
if ('global_variant' in window) {
document.writeln('bug test:', global_variant, '<BR>');
}

最后这行代码错误的根源,在于IE错误地检测了'global_variant'在window的对象属性
中是否仍然存在。因为在同样的位置,“('global_variant' in window)”表达式的返
回结果居然为true!——firefox中没有这个bug。

delete清除掉属性或数组元素,并不表明脚本引擎会对于该属性/元素执行析构。对象
的析构操作是不确定的,关于这一点请查看更前面的内容。
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