Объектно-ориентированный JavaScript для начинающих

Разобравшись с основами, сосредоточимся на объектно-ориентированном JavaScript (OOJS) — данная статья дает базовое представление о теории объектно-ориентированного программирования (ООП), далее рассмотрено как JavaScript эмулирует классы объектов с помощью функции-конструктора и как создаются экземпляры объектов.

Необходимые знания: Базовая компьютерная грамотность, базовое понимание HTML и CSS, знакомство с основами JavaScript (см. Первые шаги и Строительные блоки) и основы OOJS (см. Введение в объекты).
Цель: Понять основную теорию объектно-ориентированного программирования, как это относится к JavaScript («все является объектом») и как создавать конструкторы и экземпляры объектов.

Объектно-ориентированное программирование: основы

Начнём с упрощённого высокоуровневого представления о том, что такое объектно-ориентированное программирование (ООП). Мы говорим упрощённого, потому что ООП может быстро стать очень сложным, и если сейчас дать полный курс, вероятно, можно запутать больше, чем помочь. Основная идея ООП заключается в том, что мы используем объекты для отображения моделей из реального мира в наших программах и/или упрощения доступа к функциям, которые в противном случае было бы трудно или невозможно использовать.

Объекты могут содержать данные и код, представлящие информацию о том, что вы пытаетесь смоделировать, а так же о том, какие у этих объектов должны быть функциональные возможности или поведение. Данные объекта (а часто так же и функции) могут быть точно сохранены (официальный термин "инкапсулированы") внутри пакета объекта, упрощая структуру и доступ к ним. Пакету объекта может быть присвоено определенное имя, на которое можно сослаться и которое иногда называют пространством имен. Объекты также широко используются в качестве хранилищ данных, которые могут быть легко отправлены по сети.

Определение шаблона объекта

Рассмотрим простую программу, которая отображает информацию об учениках и учителях в школе. Здесь мы рассмотрим теорию ООП в целом, а не в контексте какого-либо конкретного языка программирования.

Вернёмся к объекту Person из нашей статьи Основы объектов, который определяет общие сведения и функциональные возможности человека. Есть много вещей, которые вы можете узнать о человеке (его адрес, рост, размер обуви, профиль ДНК, номер паспорта, значимые черты личности ...), но в данном случае нас интересует только имя, возраст, пол и интересы, а так же мы хотим иметь возможность написать краткую информацию о нём, основываясь на этих данных, и сделать так, чтобы он поздоровался. Это известно как абстракция — создание простой модели более сложной сущности, которая представляет её наиболее важные аспекты таким образом, чтобы с ней было удобно работать для выполнения целей нашей программы.

В некоторых языках ООП, это общее определение типа объекта называется class (JavaScript использует другой механизм и терминологию, как вы увидите ниже) — это на самом деле не объект, а шаблон, который определяет, какие характеристики должен иметь объект.

Создание реальных объектов

Из нашего класса мы можем создать экземпляры объектов — объекты, содержащие данные и функциональные возможности, определённые в классе. Из нашего класса Person мы теперь можем создавать модели реальных людей:

Когда экземпляр объекта создается из класса, для его создания выполняется функция-конструктор класса. Этот процесс создания экземпляра объекта из класса называется создание экземпляра (instantiation) — из класса создается экземпляр объекта.

Специализированные классы

В нашем случае нам не нужны все люди — нам требуются учителя и ученики, которые являются более конкретными типами людей. В ООП мы можем создавать новые классы на основе других классов — эти новые дочерние классы могут быть созданы для наследования данных и характеристик родительского класса, так чтобы можно было использовать функциональные возможности, общие для всех типов объекта, вместо того чтобы дублировать их. Когда функциональность различается между классами, можно по мере необходимости определять специализированные функции непосредственно на них.

Это действительно полезно — преподаватели и студенты имеют много общих характеристик, таких как имя, пол и возраст, и удобно определить их только один раз. Вы можете также задать одну и ту же характеристику отдельно в разных классах, поскольку каждое определение этой характеристики будет находиться в отдельном пространстве имен. Например, приветствие студента может быть в форме "Yo, I'm [firstName]" (например Yo, I'm Sam), в то время как учитель может использовать что-то более формальное, такое как "Hello, my name is [Prefix] [lastName], and I teach [Subject]." (например Hello, My name is Mr Griffiths, and I teach Chemistry).

Примечание: Если вам интересно, существует специальный термин Polymorphism (Полиморфизм) - это забавное слово, обозначающее реализацию той же функциональности для нескольких типов объекта. 

Теперь вы можете создавать экземпляры объекта из дочерних классов. Например:

Далее мы рассмотрим, как ООП теорию можно применить на практике в JavaScript.

Конструкторы и экземпляры объектов

JavaScript использует специальные функции, называемые функциями конструктора (constructor functions) для определения объектов и их свойств. Они полезны, потому что вы часто будете сталкиваться с ситуациями, в которых не известно, сколько объектов вы будете создавать; конструкторы позволяют создать столько объектов, сколько нужно эффективным способом, прикреплением данных и функций для объектов по мере необходимости.

Рассмотрим создание классов через конструкторы и создание экземпляров объектов из них в JavaScript. Прежде всего, мы хотели бы, чтобы вы создали новую локальную копию файла oojs.html, который мы видели в нашей первой статье «Объекты».

Простой пример

  1. Давайте рассмотрим как можно определить человека с нормальной функцией. Добавьте эту функцию в элемент script:
    function createNewPerson(name) {
      var obj = {};
      obj.name = name;
      obj.greeting = function() {
        alert('Hi! I\'m ' + this.name + '.');
      };
      return obj;
    }
  2. Теперь вы можете создать нового человека, вызвав эту функцию - попробуйте следующие строки в консоли JavaScript браузера:
    var salva = createNewPerson('Salva');
    salva.name;
    salva.greeting();
    Это работает достаточно хорошо, но код излишне многословен; если мы знаем, что хотим создать объект, зачем нам явно создавать новый пустой объект и возвращать его? К счастью, JavaScript предоставляет нам удобный способ в виде функций-конструкторов - давайте сделаем это сейчас!
  3. Замените предыдущую функцию следующей:
    function Person(name) {
      this.name = name;
      this.greeting = function() {
        alert('Hi! I\'m ' + this.name + '.');
      };
    }

Функция-конструктор - это JavaScript версия класса. Вы заметите, что в нем есть все признаки, которые вы ожидаете от функции, хотя он ничего не возвращают и явно не создает объект - он в основном просто определяет свойства и методы. Вы также увидите, что ключевое слово this также используется здесь, - это в основном говорит о том, что всякий раз, когда создается один из этих экземпляров объектов, свойство имени объекта будет равно значению name, переданному вызову конструктора, и метод greeting() будет использовать значение имени, переданное также вызову конструктора.

Примечание: Имя функции конструктора обычно начинается с заглавной буквы - это соглашение используется для упрощения распознавания функций конструктора в коде.

Итак, как мы вызываем конструктор для создания некоторых объектов?

  1. Добавьте следующие строки под предыдущим добавлением кода:
    var person1 = new Person('Bob');
    var person2 = new Person('Sarah');
  2. Сохраните код и перезагрузите его в браузере и попробуйте ввести следующие строки в консоль JS:
    person1.name
    person1.greeting()
    person2.name
    person2.greeting()

Круто! Теперь, как вы видите, у нас есть два новых объекта на странице, каждый из которых хранится в отдельном пространстве имен - при доступе к их свойствам и методам вы должны начинать вызовы с person1 или person2; функциональность, содержащаяся внутри, аккуратно упакована, поэтому она не будет конфликтовать с другими функциями. Тем не менее, у них есть одно и то же свойство name и greeting(). Обратите внимание, что они используют свое собственное значение name, которое было присвоено им, когда они были созданы; это одна из причин, почему очень важно использовать this, таким образом они будут использовать свои собственные значения, а не какие-либо другие.

Давайте снова посмотрим на вызовы конструктора:

var person1 = new Person('Bob');
var person2 = new Person('Sarah');

В каждом случае ключевое слово new используется, чтобы сообщить браузеру, что мы хотим создать экземпляр нового объекта, за которым следует имя функции с ее необходимыми параметрами, содержащимися в круглых скобках, и результат сохраняется в переменной - очень похоже на то, как вызывается стандартная функция. Каждый экземпляр создается в соответствии с этим определением:

function Person(name) {
  this.name = name;
  this.greeting = function() {
    alert('Hi! I\'m ' + this.name + '.');
  };
}

После создания новых объектов переменные person1 и person2 содержат следующие объекты:

{
  name: 'Bob',
  greeting: function() {
    alert('Hi! I\'m ' + this.name + '.');
  }
}

{
  name: 'Sarah',
  greeting: function() {
    alert('Hi! I\'m ' + this.name + '.');
  }
}

Обратите внимание, что когда мы вызываем нашу функцию-конструктор, мы определяем greeting() каждый раз, что не является идеальным. Чтобы этого избежать, вместо этого мы можем определить функции на прототипе, о которых мы поговорим позже.

Создавая наш готовый конструктор

Пример, рассмотренный выше, был лишь наглядным примером, чтобы вы поняли суть. Теперь, давайте создадим нашу конечную функцию-конструктор Person().

  1. Замените весь предыдущий код новой функцией конструктора - это, в принципе, тот же самое что и в наглядном примере, но несколько сложнее:
    function Person(first, last, age, gender, interests) {
      this.name = {
        first,
        last
      };
      this.age = age;
      this.gender = gender;
      this.interests = interests;
      this.bio = function() {
        alert(this.name.first + ' ' + this.name.last + ' is ' + this.age + ' years old. He likes ' + this.interests[0] + ' and ' + this.interests[1] + '.');
      };
      this.greeting = function() {
        alert('Hi! I\'m ' + this.name.first + '.');
      };
    };
  2. Теперь добавьте следующую строку ниже, чтобы создать экземпляр объекта из него:
    var person1 = new Person('Bob', 'Smith', 32, 'male', ['music', 'skiing']);

Как вы могли заметить, вы можете получить доступ к свойствам и методам, как это было ранее, - попробуйте использовать их в консоли JS:

person1['age']
person1.interests[1]
person1.bio()
// etc.
Примечание: Если у Вас возникли проблемы с работой кода, попробуйте сравнить его с нашей версией - см. oojs-class-finished.html (также смотрите, как он работает в прямом эфире).

Дальнейшие упражнения

Для начала, попробуйте добавить еще пару собственных строк создания объекта и попробуйте получить и установить элементы полученных экземпляров объектов.

Кроме того, есть несколько проблем с нашим методом bio() - вывод всегда включает местоимение «He» ("Он" в пер. с англ.), даже если ваш человек является женщиной или какой-либо другой предпочтительной гендерной классификацией. И био будет включать только два интереса, даже если в массиве interests указано больше. Можете ли Вы решить, как исправить это в определении класса (конструкторе)? Вы можете поместить любой код, который вам нравится внутри конструктора (вам, вероятно, понадобятся несколько условий и цикл). Подумайте о том, как предложения должны быть структурированы по-разному в зависимости от пола и в зависимости от того, имеет ли число перечисленных интересов 1, 2 или более 2.

Примечание: Если у Вас возникли трудности с решением задачи, мы предоставили ответ в нашем репозитории GitHub (см. это в действии) — но сначала попробуйте написать сами!

Другие способы создания экземпляров объектов

До сих пор мы видели два разных способа создания экземпляра объекта - объявление объектного литерала и использование функции конструктора (см. выше).

Это имеет смысл, но есть и другие способы - мы бы хотели ознакомить Вас с ними на случай, если Вы встретите их в своих путешествиях по Сети.

Конструктор Object ()

Прежде всего, вы можете использовать конструктор Object() для создания нового объекта. Да, даже общие объекты имеют конструктор, который генерирует пустой объект.

  1. Попробуйте ввести это в консоль JavaScript вашего браузера:
    var person1 = new Object();
  2. Это сохраняет ссылку на пустой объект в переменную person1. Затем вы можете добавить свойства и методы к этому объекту с использованием точечной или скобочной нотации по желанию; попробуйте эти примеры в консоли:
    person1.name = 'Chris';
    person1['age'] = 38;
    person1.greeting = function() {
      alert('Hi! I\'m ' + this.name + '.');
    };
  3. Вы также можете передать литерал объекта конструктору Object() в качестве параметра, чтобы заполнить его свойствами / методами. Попробуйте это в консоли JS:
    var person1 = new Object({
      name: 'Chris',
      age: 38,
      greeting: function() {
        alert('Hi! I\'m ' + this.name + '.');
      }
    });

Использование метода create()

Конструкторы могут помочь вам определить порядок кода - вы можете создать конструктор в одном месте, а затем создавать экземпляры по мере необходимости, и их происхождение будет понятным.

Однако некоторые люди предпочитают создавать экземпляры объектов без предварительного создания конструкторов, особенно если они создают только несколько экземпляров объекта. JavaScript имеет встроенный метод create(), который позволяет вам это делать. С его помощью вы можете создать новый объект на основе любого существующего объекта.

  1. Закончив упражнение из предыдущего раздела, загруженное в браузер, попробуйте это в консоли JavaScript:
    var person2 = Object.create(person1);
  2. Теперь попробуйте:
    person2.name
    person2.greeting()

Вы увидите, что person2 был создан на основе person1 - он имеет те же свойства и метод, доступные для него.

Одно ограничение метода create() заключается в том, что IE8 не поддерживает его. Поэтому конструкторы могут быть более эффективными, если вы хотите поддерживать старые браузеры.

Подробнее мы рассмотрим особенности метода create() немного позже.

Сводка

В этой статье представлен упрощенный взгляд на объектно-ориентированную теорию — это еще не вся история, но она дает представление о том, с чем мы имеем дело. Кроме того, мы начали рассматривать различные способы создания экземпляров объектов.

В следующей статье мы рассмотрим прототипы объектов JavaScript.

В этом модуле