使用类
JavaScript 是一个基于原型的语言——一个对象的行为取决于它自身的属性及其原型的属性。但是，对类来说，相较于与其他面向对象的语言，譬如 Java，创建对象的多层级结构及其属性的继承关系需要更多的代码行。本节，我们将展示如何利用类创建对象。
在许多其他语言中，类（或构造函数）与对象（或实例），是两个不同的概念。在 JavaScript 中，类可以看作是已有的原型继承机制的一种抽象——所有语法都可以转换为原型继承。类本身也是不过是 JavaScript 里一种普通的值，它们有其自己的原型链。事实上，大多数 JavaScript 纯函数都可用作构造函数——你可以用 new 运算符来调用一个构造函数以创建出一个新的对象。
本教程中，我们将研究类模型的方方面面。如果你想深入了解底层原型系统，请参阅继承与原型链指南。
本章节假定你已熟悉 JavaScript 并能使用常规的对象。
类的概述
如果你已经有动手实践过 JavaScript 的经历，或是阅读指南一路过来，你可能已经用过类了，即便你还没有自己创建过。例如，你可能会对这个很熟悉：
const bigDay = new Date(2019, 6, 19);
console.log(bigDay.toLocaleDateString());
if (bigDay.getTime() < Date.now()) {
console.log("曾几何时……");
}
在第一行，我们创建了一个 Date 类的实例，并将其命名为 bigDay。在第二行，我们在 bigDay 实例上调用了 toLocaleDateString() 方法，其会返回一个字符串。接下来，我们对比了两个数字：一个来自于方法 getTime() 的返回值，另一个来自于对 Date 类本身的直接调用，本例为 Date.now()。
Date 是一个 JavaScript 的内建类。从这个例子中，我们可以得到一些关于类的基本概念：
- 类通过
new运算符创建对象。 - 每个对象都有一些属性（数据或方法），这些属性是由类添加的。
- 类本身也有一些属性（数据或方法），这些属性通常用于与实例进行交互。
这些对应于类的三个关键特征：
- 构造函数；
- 实例方法和实例字段；
- 静态方法和静态字段。
声明一个类
类通常通过类声明来创建。
class MyClass {
// 类主体……
}
在类体内，有若干特性可用。
class MyClass {
// 构造函数
constructor() {
// 构造函数主体
}
// 实例字段
myField = "foo";
// 实例方法
myMethod() {
// myMethod 主体
}
// 静态字段
static myStaticField = "bar";
// 静态方法
static myStaticMethod() {
// myStaticMethod 主体
}
// 静态块
static {
// 静态初始化代码
}
// 字段、方法、静态字段、静态方法、静态块都可以使用“私有”形式
#myPrivateField = "bar";
}
如果你用过早于 ES6 的版本，你可能更熟悉使用函数作为构造函数。上面的模式大致可以转换为以下函数构造器：
function MyClass() {
this.myField = "foo";
// 构造函数主体
}
MyClass.myStaticField = "bar";
MyClass.myStaticMethod = function () {
// myStaticMethod 主体
};
MyClass.prototype.myMethod = function () {
// myMethod 主体
};
(function () {
// 静态初始化代码
})();
备注：私有字段和方法是类中的新特性，在函数构造器中并没有与之等价的语法。
构造一个类
在声明一个类之后，你可以使用 new 运算符来创建它的实例。
const myInstance = new MyClass();
console.log(myInstance.myField); // 'foo'
myInstance.myMethod();
典型函数构造器可以使用 new 来构造，也可以不使用 new 来调用。然而，对于类的“调用”则必须使用 new，否则会导致错误。
const myInstance = MyClass(); // TypeError: Class constructor MyClass cannot be invoked without 'new'
类声明提升
与函数声明不同，类声明并不会被提升（或者，在某些解释器中，可以被提升，但是有暂时性死区的限制），这意味着你不能在声明之前使用类。
new MyClass(); // ReferenceError: Cannot access 'MyClass' before initialization
class MyClass {}
类表达式
类似于函数，类声明也有其表达式形式。
const MyClass = class {
// 类主体……
};
类表达式也可以有名字。表达式的名字只在类主体内可见。
const MyClass = class MyClassLongerName {
// 类主体。这里 MyClass 和 MyClassLongerName 指向同一个类
};
new MyClassLongerName(); // ReferenceError: MyClassLongerName is not defined
构造函数
类最重要的工作之一就是作为对象的“工厂”。例如，当我们使用 Date 构造函数时，我们期望它给我们一个新的对象，这个对象代表了我们传入的日期数据，而且我们可以使用该实例所暴露的其他方法来操作它。在类中，实例的创建是通过构造函数来完成的。
例如，我们创建一个名为 Color 的类，它代表了一个特定的颜色。用户通过传入一个 RGB 三元组来创建颜色。
class Color {
constructor(r, g, b) {
// 将 RGB 值作为 `this` 的属性
this.values = [r, g, b];
}
}
打开你的浏览器的开发者工具，将上面的代码粘贴到控制台中，然后创建一个实例：
const red = new Color(255, 0, 0);
console.log(red);
你应该会看到如下输出：
Object { values: (3) […] }
values: Array(3) [ 255, 0, 0 ]
你已经成功创建了一个 Color 实例，该实例有一个 values 属性，它是一个包含了你传入的 RGB 值的数组。这与下面的代码几乎是等价的：
function createColor(r, g, b) {
return {
values: [r, g, b],
};
}
构造函数的语法与普通函数完全相同——这意味着你可以使用其他语法，例如剩余参数：
class Color {
constructor(...values) {
this.values = values;
}
}
const red = new Color(255, 0, 0);
// 创建一个与上面等价的实例
每一次调用 new 都将创建一个新的实例。
const red = new Color(255, 0, 0);
const anotherRed = new Color(255, 0, 0);
console.log(red === anotherRed); // false
在类的构造函数里，this 的值指向新创建的实例。你可以赋予它新的属性，或者读取已有的属性（尤其是方法——我们将在下一节中介绍）。
this 的值将自动作为 new 的结果返回。不建议从构造函数中返回任何值——因为如果你返回一个非原始类型的值，它将成为 new 表达式的值，而 this 的值将被丢弃。你可以在 new 运算符的描述中阅读更多有关它的内容。
class MyClass {
constructor() {
this.myField = "foo";
return {};
}
}
console.log(new MyClass().myField); // undefined
实例方法
如果一个类只有构造函数，那么它与一个只创建普通对象的 createX 工厂函数并没有太大的区别。然而，类的强大之处在于它们可以作为“模板”，自动将方法分配给实例。
例如，对于 Date 实例，你可以用一系列方法来获取日期的不同部分，例如年份、月份、星期几等等。你也可以通过 setX 方法来设置这些值，例如 setFullYear。
对于我们的 Color 类，我们可以添加一个方法来获取红色值：
class Color {
constructor(r, g, b) {
this.values = [r, g, b];
}
getRed() {
return this.values[0];
}
}
const red = new Color(255, 0, 0);
console.log(red.getRed()); // 255
没有方法的帮助，你可能会尝试在构造函数内部定义该函数：
class Color {
constructor(r, g, b) {
this.values = [r, g, b];
this.getRed = function () {
return this.values[0];
};
}
}
这也是可以的。然而，这会导致每次创建 Color 实例时都会创建一个新的函数，即使它们都做着同样的事情！
console.log(new Color().getRed === new Color().getRed); // false
与之相反地，如果你使用方法，它将在所有实例之间共享。一个函数可以在所有实例之间共享，且在不同实例调用时其行为也不同，因为 this 的值不同。你也许好奇这个方法存储在哪里——它被定义在所有实例的原型上，即 Color.prototype，详情参阅继承与原型链。
相似地，我们也可以添加一个 setRed 方法来设置红色值：
class Color {
constructor(r, g, b) {
this.values = [r, g, b];
}
getRed() {
return this.values[0];
}
setRed(value) {
this.values[0] = value;
}
}
const red = new Color(255, 0, 0);
red.setRed(0);
console.log(red.getRed()); // 0；此时也即黑色
私有字段
你或许会好奇：为什么我们要费心使用 getRed 和 setRed 方法，而不是直接访问实例上的 values 数组呢？
class Color {
constructor(r, g, b) {
this.values = [r, g, b];
}
}
const red = new Color(255, 0, 0);
red.values[0] = 0;
console.log(red.values[0]); // 0
在面向对象编程中，有一个叫做“封装”的哲学。这是说你不应该访问对象的底层实现，而是使用抽象方法来与之交互。例如，如果我们突然决定将颜色表示为 HSL 而不是 RGB：
class Color {
constructor(r, g, b) {
// values 现在是一个 HSL 数组！
this.values = rgbToHSL([r, g, b]);
}
getRed() {
return this.values[0];
}
setRed(value) {
this.values[0] = value;
}
}
const red = new Color(255, 0, 0);
console.log(red.values[0]); // 0；不再是 255，因为 HSL 模型下纯红色的 H 分量为 0
用户对 values 数组代表 RGB 值的假设不再成立，这可能会打破他们的代码逻辑。因此，如果你是一个类的实现者，你应该隐藏实例的内部数据结构，以保持 API 的简洁性，并防止在你做了一些“无害的重构”时，用户代码不至于崩溃。在类中，这是通过私有字段来实现的。
私有字段是以 #（井号）开头的标识符。井号是这个字段名的必要部分，这也就意味着私有字段永远不会与公共字段或方法发生命名冲突。为了在类中的任何地方引用一个私有字段，你必须在类体中声明它（你不能在类体外部创建私有元素）。除此之外，私有字段与普通属性几乎是等价的。
class Color {
// 声明：每个 Color 实例都有一个名为 #values 的私有字段。
#values;
constructor(r, g, b) {
this.#values = [r, g, b];
}
getRed() {
return this.#values[0];
}
setRed(value) {
this.#values[0] = value;
}
}
const red = new Color(255, 0, 0);
console.log(red.getRed()); // 255
在类外访问私有字段会导致语法错误，且该错误可以在早期被捕获（早期语法错误）。因为 #privateField 是一个特殊语法，所以解释器可以在执行代码之前做一些静态分析，找到所有访问私有字段的地方。
console.log(red.#values); // SyntaxError: Private field '#values' must be declared in an enclosing class
备注：在 Chrome 控制台中运行的代码可以访问类外的私有字段，这是开发者工具针对 JavaScript 语法限制的特殊放宽。
JavaScript 中的私有字段是硬私有的：如果类没有实现暴露这些私有字段的方法，也就没有任何机制可以从类外访问它们。这意味着你可以对类的私有字段做任何重构，只要暴露的方法的行为保持不变即可。
在我们将 values 字段私有化之后，我们可以在 getRed 和 setRed 方法中添加一些逻辑，而不仅仅是简单信息传递。例如，我们可以在 setRed 中添加一个检查逻辑，以确保它是一个有效的 R 值：
class Color {
#values;
constructor(r, g, b) {
this.#values = [r, g, b];
}
getRed() {
return this.#values[0];
}
setRed(value) {
if (value < 0 || value > 255) {
throw new RangeError("无效的 R 值");
}
this.#values[0] = value;
}
}
const red = new Color(255, 0, 0);
red.setRed(1000); // RangeError：无效的 R 值
如果我们暴露 values 属性，我们的用户就会很容易地绕过这个检查，直接给 values[0] 赋值，从而创建一个无效的颜色。但是通过良好封装的 API，我们可以使我们的代码更加健壮，防止下游的逻辑错误。
类方法可以读取其他实例的私有字段，只要它们属于同一个类即可。
class Color {
#values;
constructor(r, g, b) {
this.#values = [r, g, b];
}
redDifference(anotherColor) {
// #values 不一定要从 this 访问：
// 你也可以访问属于同一个类的其他实例的私有字段。
return this.#values[0] - anotherColor.#values[0];
}
}
const red = new Color(255, 0, 0);
const crimson = new Color(220, 20, 60);
red.redDifference(crimson); // 35
然而，若 anotherColor 并非一个 Color 实例，#values 将不存在（即使另一个类有一个同名的私有字段，它也不是同一个东西，也不能在这里访问）。访问一个不存在的私有字段会抛出错误，而不是像普通属性一样返回 undefined。如果你不知道一个对象上是否存在一个私有字段，且你希望在不使用 try/catch 来处理错误的情况下访问它，你可以使用 in 运算符。
class Color {
#values;
constructor(r, g, b) {
this.#values = [r, g, b];
}
redDifference(anotherColor) {
if (!(#values in anotherColor)) {
throw new TypeError("期望 Color 实例");
}
return this.#values[0] - anotherColor.#values[0];
}
}
备注：请记住，# 是一种特殊的标识符语法，你不能像字符串一样使用该字段名。"#values" in anotherColor 会查找一个名为 "#values" 的属性，而不是一个私有字段。
有一些限制在使用私有字段时需要注意：在单个类中，相同的名称不能声明两次，且它们不能被删除。这两种情况都会导致早期语法错误。
class BadIdeas {
#firstName;
#firstName; // 这里会发生语法错误
#lastName;
constructor() {
delete this.#lastName; // 也会发生语法错误
}
}
方法、getter 与 setter 也可以是私有的。当你需要类内部做一些复杂的事情，但是不希望代码的其他部分调用时，它们就很有用。
例如，想象一下创建 HTML 自定义元素时，当点击、触摸等事件被激活时可能会做一些有点复杂的事情。此外，当元素被点击时发生的有点复杂的事情应该限制在这个类中，因为程序的其他部分（或者不应该）永远不会访问它。
class Counter extends HTMLElement {
#xValue = 0;
constructor() {
super();
this.onclick = this.#clicked.bind(this);
}
get #x() {
return this.#xValue;
}
set #x(value) {
this.#xValue = value;
window.requestAnimationFrame(this.#render.bind(this));
}
#clicked() {
this.#x++;
}
#render() {
this.textContent = this.#x.toString();
}
connectedCallback() {
this.#render();
}
}
customElements.define("num-counter", Counter);
在这个例子中，几乎每个字段和方法都是私有的。因此，它向程序的其他部分提供了一个接口，这个接口与内置的 HTML 元素非常相似，而 Counter 的内部则不受外部影响。
访问器字段
color.getRed() 和 color.setRed() 允许我们读取和写入颜色的红色值。如果你熟悉像 Java 这样的语言，你会对这种模式非常熟悉。然而，在 JavaScript 中，使用方法来简单地访问属性仍然有些不便。访问器字段允许我们像访问“实际属性”一样操作某些东西。
class Color {
constructor(r, g, b) {
this.values = [r, g, b];
}
get red() {
return this.values[0];
}
set red(value) {
this.values[0] = value;
}
}
const red = new Color(255, 0, 0);
red.red = 0;
console.log(red.red); // 0
这就像是对象有了一个 red 属性——但实际上，实例上并没有这样的属性！实例只有两个方法，分别以 get 和 set 为前缀，而这使得我们可以像操作属性一样操作它们。
如果一个字段仅有一个 getter 而没有 setter，它将是只读的。
class Color {
constructor(r, g, b) {
this.values = [r, g, b];
}
get red() {
return this.values[0];
}
}
const red = new Color(255, 0, 0);
red.red = 0;
console.log(red.red); // 255
在严格模式下，red.red = 0 这一行将抛出类型错误：“Cannot set property red of #<Color> which has only a getter”。在非严格模式下，赋值将被静默忽略。
公共字段
我们已经见过了私有字段，对应地，还有公共字段。公共字段使得实例可以获得属性，且它们常常独立于构造函数的参数。
class MyClass {
luckyNumber = Math.random();
}
console.log(new MyClass().luckyNumber); // 0.5
console.log(new MyClass().luckyNumber); // 0.3
公共字段几乎等价于将一个属性赋值给 this。例如，上面的例子也可以转换为：
class MyClass {
constructor() {
this.luckyNumber = Math.random();
}
}
静态属性
在上面的 Date 例子中，我们还遇到了 Date.now() 方法，它返回当前日期。这个方法不属于任何日期实例——它属于类本身。然而，它被放在 Date 类上，而不是作为全局的 DateNow() 函数，因为它在处理日期实例时最有用。
备注：一个好的习惯是给工具方法一个前缀（这也称作“命名空间”）。例如，除了旧的、没有前缀的 parseInt() 方法之外，JavaScript 后来还添加了带有前缀的 Number.parseInt() 方法，以表明它是用于处理数字的。
静态属性是一组在类本身上定义的特性，而不是在类的实例上定义的特性。这些特性包括：
- 静态方法
- 静态字段
- 静态 getter 与 setter
可见，我们之前见过的所有类的特性都有其静态版本。例如，对于我们的 Color 类，我们可以创建一个静态方法，它检查给定的三元组是否是有效的 RGB 值：
class Color {
static isValid(r, g, b) {
return r >= 0 && r <= 255 && g >= 0 && g <= 255 && b >= 0 && b <= 255;
}
}
Color.isValid(255, 0, 0); // true
Color.isValid(1000, 0, 0); // false
静态属性与实例属性的区别在于：
- 它们有
static前缀，且 - 它们不能从实例中访问。
console.log(new Color(0, 0, 0).isValid); // undefined
有一个特殊结构叫做静态初始化块，它是一个在类第一次加载时运行的代码块。
class MyClass {
static {
MyClass.myStaticProperty = "foo";
}
}
console.log(MyClass.myStaticProperty); // 'foo'
静态初始化块几乎等价于在类声明之后立即执行一些代码。唯一的区别是它们可以访问静态私有元素。
扩展与继承
类的一个关键特性（除了私有字段）是继承，这意味着一个对象可以“借用”另一个对象的大部分行为，同时覆盖或增强某些部分的逻辑。
例如，假定我们需要为 Color 类引入透明度支持。我们可能会尝试添加一个新的字段来表示它的透明度：
class Color {
#values;
constructor(r, g, b, a = 1) {
this.#values = [r, g, b, a];
}
get alpha() {
return this.#values[3];
}
set alpha(value) {
if (value < 0 || value > 1) {
throw new RangeError("Alpha 值必须在 0 与 1 之间");
}
this.#values[3] = value;
}
}
然而，这意味着每个实例——即使是大多数不透明的实例（那些 alpha 值为 1 的实例）——都必须有额外的 alpha 值，这并不是很优雅。此外，如果特性继续增长，我们的 Color 类将变得非常臃肿且难以维护。
所以，在面向对象编程中，我们更愿意创建一个派生类。派生类可以访问父类的所有公共属性。在 JavaScript 中，派生类是通过 extends 子句声明的，它指示它扩展自哪个类。
class ColorWithAlpha extends Color {
#alpha;
constructor(r, g, b, a) {
super(r, g, b);
this.#alpha = a;
}
get alpha() {
return this.#alpha;
}
set alpha(value) {
if (value < 0 || value > 1) {
throw new RangeError("Alpha 值必须在 0 与 1 之间");
}
this.#alpha = value;
}
}
有一些事情需要注意。首先，在构造函数中，我们调用了 super(r, g, b)。在访问 this 之前，必须调用 super()，这是 JavaScript 的要求。super() 调用父类的构造函数来初始化 this——这里大致相当于 this = new Color(r, g, b)。super() 之前也可以有代码，但你不能在 super() 之前访问 this——JavaScript 会阻止你访问未初始化的 this。
在父类完成对 this 的修改后，派生类才可以对其进行自己的逻辑。这里我们添加了一个名为 #alpha 的私有字段，并提供了一对 getter/setter 来与之交互。
派生类会继承父类的所有方法。例如，考虑我们为访问器字段部分中的 Color 添加的 get red() 访问器——即使我们没有在 ColorWithAlpha 中声明它，我们仍然可以访问 red，因为这个行为是由父类指定的：
const color = new ColorWithAlpha(255, 0, 0, 0.5);
console.log(color.red); // 255
派生类也可以覆盖父类的方法。例如，所有类都隐式继承自 Object 类，它定义了一些基本方法，例如 toString()。然而，基本的 toString() 方法是出了名的无用方法，因为它在大多数情况下打印 [object Object]：
console.log(red.toString()); // [object Object]
所以，我们可以覆盖它，以便在打印颜色时打印它的 RGB 值：
class Color {
#values;
// …
toString() {
return this.#values.join(", ");
}
}
console.log(new Color(255, 0, 0).toString()); // '255, 0, 0'
在派生类内，你可以使用 super 访问父类的方法。这允许你可以在避免代码重复的情况下增强父类的方法。
class ColorWithAlpha extends Color {
#alpha;
// …
toString() {
// 调用父类的 toString()，并以此构建新的返回值
return `${super.toString()}, ${this.#alpha}`;
}
}
console.log(new ColorWithAlpha(255, 0, 0, 0.5).toString()); // '255, 0, 0, 0.5'
当你用 extends 时，静态方法也会继承，因此你也可以覆盖或增强它们。
class ColorWithAlpha extends Color {
// ...
static isValid(r, g, b, a) {
// 调用父类的 isValid()，并在此基础上增强返回值
return super.isValid(r, g, b) && a >= 0 && a <= 1;
}
}
console.log(ColorWithAlpha.isValid(255, 0, 0, -1)); // false
派生类无权访问父类的私有字段——这是 JavaScript 私有字段的一个关键特性（“硬私有”）。私有字段的有效范围被严格限制在类体内，所以任何外部代码都无权访问。
class ColorWithAlpha extends Color {
log() {
console.log(this.#values); // SyntaxError: Private field '#values' must be declared in an enclosing class
}
}
一个类只能至多扩展自一个父类。这可以防止多重继承中的问题，例如菱形问题。然而，由于 JavaScript 的动态性，仍然可以通过类组合和混入来实现多重继承的效果。
派生类的实例同时也是父类的实例，可用 instancesof 运算符来验证。
const color = new ColorWithAlpha(255, 0, 0, 0.5);
console.log(color instanceof Color); // true
console.log(color instanceof ColorWithAlpha); // true
为什么用类？
本指南到目前为止一直很实用：我们专注于如何使用类，但有一个问题尚未解答：为什么要使用类？答案是：视情况而定。
类引入了一种范式，或者说是一种组织代码的方式。类是面向对象编程的基础，而面向对象编程是建立在诸如继承和多态（特别是子类型多态）等概念之上的。然而，许多人在哲学上反对某些面向对象编程的做法，因此不使用类。
例如，Date 对象的一个令人厌恶的特性是它是可变的。
function incrementDay(date) {
return date.setDate(date.getDate() + 1);
}
const date = new Date(); // 2019-06-19
const newDay = incrementDay(date);
console.log(newDay); // 2019-06-20
// 旧日期也被修改了！？
console.log(date); // 2019-06-20
可变性与内部状态是面向对象编程的重要方面，但通常会使代码难以理解——因为任何看似无害的操作都可能产生意想不到的副作用，并改变程序中其他部分的行为。
为了代码的可重复利用，我们通常会求助于扩展类，但这也会导致类的层次结构与继承关系变得复杂。
然而，当一个类只能继承另一个类时，往往难以清晰地描述这种继承关系。一种常见的情况是，我们想要同时拥有来自多个类的行为。在 Java 中，我们可以利用接口；在 JavaScript 中，我们可以利用混入。但归根结底，仍不是很方便。
往好的方面想，类是一种非常强大的工具，我们可以利用它提高我们组织代码的层次。例如，如若没有 Color 类，我们可能需要创建一堆工具函数：
function isRed(color) {
return color.red === 255;
}
function isValidColor(color) {
return (
color.red >= 0 &&
color.red <= 255 &&
color.green >= 0 &&
color.green <= 255 &&
color.blue >= 0 &&
color.blue <= 255
);
}
// ...
但利用类，我们可以将它们组织入 Color 命名空间内，这提高了代码的可读性。此外，私有字段允许我们隐藏内部数据结构，这使得我们可以在不破坏 API 的情况下对其进行重构。
简而言之，你应该在你想要储存一些内部数据、并暴露大量方法的时候考虑使用类。例如这些内置的 JavaScript 类：
Map与Set类存储了元素的集合，你可以通过get()、set()、has()等方法访问它们。Date类以 Unix 时间戳的形式存储日期，并允许你格式化、更新与读取单独的日期元素。Error类存储了特定异常的信息，包括错误消息、堆栈跟踪、原因等。它是少数几个拥有丰富继承结构的类之一：有多个内置类（例如TypeError与ReferenceError）继承自Error。在发生错误时，这种继承允许细化错误的语义：每个错误类都代表一个特定类型的错误，可以很容易地通过instanceof进行检查。
JavaScript 提供了以面向对象的方式组织代码的能力，但是否并如何使用它完全取决于程序员的判断。