class的基本语法

本文介绍ES6新标准中class的基本语法。节选自《ESMAScript 6 入门 —— 阮一峰》)

一、简介

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。

// 定义类
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。

1	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就是可枚举的。

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。

二、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。

三、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，如果没有显示定义，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，结果导致实力对象不是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 connot be invoked without 'new'

四、类的实例对象

生成类的实例对象的写法，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 '(' + x + ', ' + 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。

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。

五、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MyClass而不是Me，Me只在Class的内部代码可用指代当前类。

1
2
3

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。

1	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。

六、不存在变量提升

类不存在变量提升（hoist），这一点与ES5完全不同。

1 2	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。

七、私有方法和私有属性

1. 现有的方法

私有方法是常见需求，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是公有方法，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);
    }

    [bar] (baz) {
        return this[snaf] = baz;
    }
}

上面代码中，bar和snaf都是Symbol值，导致第三方无法获取到它们，因此达到了私有方法和私有属性的效果。

2. 私有属性的提案

与私有方法一样，ES6不支持私有属性。目前有一个提案，为class添加了私有属性。方法是在属性名之前，使用#表示。

class Point {
    #x;

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

    get x() { return #x; }
    set x(value { #x = +value; })
}

上面代码中，#x就是私有属性，在Point类之外是无法读取到这个属性的。由于#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。

私有属性可以指定初始值，在构造函数执行时进行初始化。

class Point {
    #x = 0;
    
    constructor() {
        #x;     // 0
    }
}

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，使用独立的符号似乎是唯一的可靠方法，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;
    #sum() { return #a + #b; }
    printSum() { console.log(#sum()); }
    constructor(a, b) { #a = a; #b = b; }
}

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;

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

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

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。

八、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，很可能会报错。

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，因为找不到print方法而导致报错。

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 Logger {
    constructor() {
        this.printName = (name = 'there') => {
            this.print(`Hello ${name}`);
        }
    }
}

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());

九、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。

1 2	class Point {} Point.name // "Point"

name属性总是返回紧跟在class关键字后面的类名。

十、Class的取值函数（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(
    CustomeHTMLElement.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。

十一、Class的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。

十二、Class的静态方法

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，从这个例子中还可以看出，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'

十三、Class的静态属性和实例属性

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。

// 以下写法都无效
class Foo {
    // 写法一
    prop: 2
    
    // 写法二
    static prop: 2
}

Foo.prop    // undefined

目前有一个静态属性的提案，对实例属性和静态属性都规定了新的写法。

1) 类的实例属性

类的实例属性可以用等式，写入类的定义之中。

class MyClass {
    myProp = 42;

    constructor() {
        console.log(this.myProp);       // 42
    }
}

上面代码中，myProp就是MyClass的实例属性。在MyClass的实例上，可以读取这个属性。

以前，我们定义实例属性，只能写在类的constructor方法里面。

class ReactCounter extends React.Component {
    constructor(props) {
        super(props);
        this.state = {
            count: 0
        }
    }
}

上面代码中，构造方法constructor里面，定义了this.state属性。

有了新的写法以后，可以不在constructor方法里面定义。

class ReactCounter extends React.Component {
    state = {
        count: 0
    }
}

这种写法比以前更清晰。

为了可读性的目的，对于那些在constructor里面已经定义的实例属性，新写法允许直接列出。

class ReactCounter extends React.Component {
    state;
    constructor(props) {
        super(props);
        this.state = {
            count: 0
        }
    }
}

2) 类的静态属性

类的静态属性只要在上面的实例属性写法前面，加上static关键字就可以了。

class MyClass {
    static myStaticProp = 42;

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

同样的，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。

十四、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() {
        console.log(new.target === Rectangle);
        this.length = length;
        this.width = width;
    }
}

var obj = new Rectangle(3, 4);  // true

需要注意的是，子类继承父类，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, length);
    }
}

var obj = new Square(3)     // 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。

参考文献

《ESMAScript 6 入门 —— 阮一峰》)

张啸

ES6(14) class的基本语法