Class 的基本语法

简介

类的由来

JavaScript 语言中，生成实例对象的传统方法是通过构造函数。下面是一个例子。

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class改写，就是下面这样。

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。

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。

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。

class Point {
  constructor() {
    // ...
  }

  toString() {
    // ...
  }

  toValue() {
    // ...
  }
}

// 等同于

Point.prototype = {
  constructor() {},
  toString() {},
  toValue() {},
};

在类的实例上面调用方法，其实就是调用原型上的方法。

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。

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。

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）。

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。

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。

class Point {
}

// 等同于
class Point {
  constructor() {}
}

上面代码中，定义了一个空的类Point，JavaScript 引擎会自动为它添加一个空的constructor方法。

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。

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。

类必须使用new调用，否则会报错。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。

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

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

类的实例

生成类的实例的写法，与 ES5 完全一样，也是使用new命令。前面说过，如果忘记加上new，像函数那样调用Class，将会报错。

class Point {
  // ...
}

// 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）。

//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。

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.prototype，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“类”添加方法。

__proto__ 并不是语言本身的特性，这是各大厂商具体实现时添加的私有属性，虽然目前很多现代浏览器的 JS 引擎中都提供了这个私有属性，但依旧不建议在生产中使用该属性，避免对环境产生依赖。生产环境中，我们可以使用 Object.getPrototypeOf 方法来获取实例对象的原型，然后再来为原型添加方法/属性。

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“类”的原始定义，影响到所有实例。

取值函数（getter）和存值函数（setter）

与 ES5 一样，在“类”的内部可以使用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。

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。

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。

属性表达式

类的属性名，可以采用表达式。

let methodName = 'getArea';

class Square {
  constructor(length) {
    // ...
  }

  [methodName]() {
    // ...
  }
}

上面代码中，Square类的方法名getArea，是从表达式得到的。

Class 表达式

与函数一样，类也可以使用表达式的形式定义。

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Me，但是Me只在 Class 的内部可用，指代当前类。在 Class 外部，这个类只能用MyClass引用。

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。

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

采用 Class 表达式，可以写出立即执行的 Class。

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。

注意点

（1）严格模式

类和模块的内部，默认就是严格模式，所以不需要使用use strict指定运行模式。只要你的代码写在类或模块之中，就只有严格模式可用。考虑到未来所有的代码，其实都是运行在模块之中，所以 ES6 实际上把整个语言升级到了严格模式。

（2）不存在提升

类不存在变量提升（hoist），这一点与 ES5 完全不同。

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。

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

上面的代码不会报错，因为Bar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Bar继承Foo的时候，Foo还没有定义。

（3）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。

class Point {}
Point.name // "Point"

name属性总是返回紧跟在class关键字后面的类名。

（4）Generator 方法

如果某个方法之前加上星号（*），就表示该方法是一个 Generator 函数。

class Foo {
  constructor(...args) {
    this.args = args;
  }
  * [Symbol.iterator]() {
    for (let arg of this.args) {
      yield arg;
    }
  }
}

for (let x of new Foo('hello', 'world')) {
  console.log(x);
}
// hello
// world

上面代码中，Foo类的Symbol.iterator方法前有一个星号，表示该方法是一个 Generator 函数。Symbol.iterator方法返回一个Foo类的默认遍历器，for...of循环会自动调用这个遍历器。

（5）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。

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（由于 class 内部是严格模式，所以 this 实际指向的是undefined），从而导致找不到print方法而报错。

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。

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

  // ...
}

另一种解决方法是使用箭头函数。

class Obj {
  constructor() {
    this.getThis = () => this;
  }
}

const myObj = new Obj();
myObj.getThis() === myObj // true

箭头函数内部的this总是指向定义时所在的对象。上面代码中，箭头函数位于构造函数内部，它的定义生效的时候，是在构造函数执行的时候。这时，箭头函数所在的运行环境，肯定是实例对象，所以this会总是指向实例对象。

还有一种解决方法是使用Proxy，获取方法的时候，自动绑定this。

function selfish (target) {
  const cache = new WeakMap();
  const handler = {
    get (target, key) {
      const value = Reflect.get(target, key);
      if (typeof value !== 'function') {
        return value;
      }
      if (!cache.has(value)) {
        cache.set(value, value.bind(target));
      }
      return cache.get(value);
    }
  };
  const proxy = new Proxy(target, handler);
  return proxy;
}

const logger = selfish(new Logger());

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”。

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。

注意，如果静态方法包含this关键字，这个this指的是类，而不是实例。

class Foo {
  static bar() {
    this.baz();
  }
  static baz() {
    console.log('hello');
  }
  baz() {
    console.log('world');
  }
}

Foo.bar() // hello

上面代码中，静态方法bar调用了this.baz，这里的this指的是Foo类，而不是Foo的实例，等同于调用Foo.baz。另外，从这个例子还可以看出，静态方法可以与非静态方法重名。

父类的静态方法，可以被子类继承。

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。

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

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

Bar.classMethod() // "hello, too"

实例属性的新写法

实例属性除了定义在constructor()方法里面的this上面，也可以定义在类的最顶层。

class IncreasingCounter {
  constructor() {
    this._count = 0;
  }
  get value() {
    console.log('Getting the current value!');
    return this._count;
  }
  increment() {
    this._count++;
  }
}

上面代码中，实例属性this._count定义在constructor()方法里面。另一种写法是，这个属性也可以定义在类的最顶层，其他都不变。

class IncreasingCounter {
  _count = 0;
  get value() {
    console.log('Getting the current value!');
    return this._count;
  }
  increment() {
    this._count++;
  }
}

上面代码中，实例属性_count与取值函数value()和increment()方法，处于同一个层级。这时，不需要在实例属性前面加上this。

这种新写法的好处是，所有实例对象自身的属性都定义在类的头部，看上去比较整齐，一眼就能看出这个类有哪些实例属性。

class foo {
  bar = 'hello';
  baz = 'world';

  constructor() {
    // ...
  }
}

上面的代码，一眼就能看出，foo类有两个实例属性，一目了然。另外，写起来也比较简洁。

静态属性

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。

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。现在有一个提案提供了类的静态属性，写法是在实例属性的前面，加上static关键字。

class MyClass {
  static myStaticProp = 42;

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

这个新写法大大方便了静态属性的表达。

// 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。

私有方法和私有属性

现有的解决方案

私有方法和私有属性，是只能在类的内部访问的方法和属性，外部不能访问。这是常见需求，有利于代码的封装，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。

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。

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

  // ...
}

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

上面代码中，foo是公开方法，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。

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，一般情况下无法获取到它们，因此达到了私有方法和私有属性的效果。但是也不是绝对不行，Reflect.ownKeys()依然可以拿到它们。

const inst = new myClass();

Reflect.ownKeys(myClass.prototype)
// [ 'constructor', 'foo', Symbol(bar) ]

上面代码中，Symbol 值的属性名依然可以从类的外部拿到。

私有属性的提案

目前，有一个提案，为class加了私有属性。方法是在属性名之前，使用#表示。

class IncreasingCounter {
  #count = 0;
  get value() {
    console.log('Getting the current value!');
    return this.#count;
  }
  increment() {
    this.#count++;
  }
}

上面代码中，#count就是私有属性，只能在类的内部使用（this.#count）。如果在类的外部使用，就会报错。

const counter = new IncreasingCounter();
counter.#count // 报错
counter.#count = 42 // 报错

上面代码在类的外部，读取私有属性，就会报错。

下面是另一个例子。

class Point {
  #x;

  constructor(x = 0) {
    this.#x = +x;
  }

  get x() {
    return this.#x;
  }

  set x(value) {
    this.#x = +value;
  }
}

上面代码中，#x就是私有属性，在Point类之外是读取不到这个属性的。由于井号#是属性名的一部分，使用时必须带有#一起使用，所以#x和x是两个不同的属性。

之所以要引入一个新的前缀#表示私有属性，而没有采用private关键字，是因为 JavaScript 是一门动态语言，没有类型声明，使用独立的符号似乎是唯一的比较方便可靠的方法，能够准确地区分一种属性是否为私有属性。另外，Ruby 语言使用@表示私有属性，ES6 没有用这个符号而使用#，是因为@已经被留给了 Decorator。

这种写法不仅可以写私有属性，还可以用来写私有方法。

class Foo {
  #a;
  #b;
  constructor(a, b) {
    this.#a = a;
    this.#b = b;
  }
  #sum() {
    return #a + #b;
  }
  printSum() {
    console.log(this.#sum());
  }
}

上面代码中，#sum()就是一个私有方法。

另外，私有属性也可以设置 getter 和 setter 方法。

class Counter {
  #xValue = 0;

  constructor() {
    super();
    // ...
  }

  get #x() { return #xValue; }
  set #x(value) {
    this.#xValue = value;
  }
}

上面代码中，#x是一个私有属性，它的读写都通过get #x()和set #x()来完成。

私有属性不限于从this引用，只要是在类的内部，实例也可以引用私有属性。

class Foo {
  #privateValue = 42;
  static getPrivateValue(foo) {
    return foo.#privateValue;
  }
}

Foo.getPrivateValue(new Foo()); // 42

上面代码允许从实例foo上面引用私有属性。

私有属性和私有方法前面，也可以加上static关键字，表示这是一个静态的私有属性或私有方法。

class FakeMath {
  static PI = 22 / 7;
  static #totallyRandomNumber = 4;

  static #computeRandomNumber() {
    return FakeMath.#totallyRandomNumber;
  }

  static random() {
    console.log('I heard you like random numbers…')
    return FakeMath.#computeRandomNumber();
  }
}

FakeMath.PI // 3.142857142857143
FakeMath.random()
// I heard you like random numbers…
// 4
FakeMath.#totallyRandomNumber // 报错
FakeMath.#computeRandomNumber() // 报错

上面代码中，#totallyRandomNumber是私有属性，#computeRandomNumber()是私有方法，只能在FakeMath这个类的内部调用，外部调用就会报错。

new.target 属性

new是从构造函数生成实例对象的命令。ES6 为new命令引入了一个new.target属性，该属性一般用在构造函数之中，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命令或Reflect.construct()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。

function Person(name) {
  if (new.target !== undefined) {
    this.name = name;
  } else {
    throw new Error('必须使用 new 命令生成实例');
  }
}

// 另一种写法
function Person(name) {
  if (new.target === Person) {
    this.name = name;
  } else {
    throw new Error('必须使用 new 命令生成实例');
  }
}

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。

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。

class Rectangle {
  constructor(length, width) {
    console.log(new.target === Rectangle);
    // ...
  }
}

class Square extends Rectangle {
  constructor(length) {
    super(length, width);
  }
}

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。

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。