JavaScript中使用Class的优劣

看似无处不在的OOP

OOP 即 面向对象编程 (Object Oriented Programming)毫无疑问是软件设计和发展中的一大进步。事实上,一些编程语言如 Java 、C++ 就是基于 OOP 的核心概念 class 开发出来。

在高校的 CS 相关专业中,无论教授什么编程语言,OOP的学习是绝对不会被落下的。

同时,OOP在业界中也的确被大量使用,尤其是的后端服务领域、桌面软件、移动APP开发等。

因此,OOP看起来在软件行业无处不在,在这种有点教条主义的氛围下,很多程序员甚至以为 class 是编程固有的概念 —— 然而并不是。

OOP 只是一套帮助开发者设计和编写软件的方法论,但并不代表它能解决所有领域的问题,也不是能在所有编程语言的任何场景下都适用。我们应避免陷入这种教条主义。

JavaScript中使用Class的坑

ES6 之后,JavaScript 也引入了 class 关键字用于声明一个类。但需要注意的是,这样声明出来的类其实在底层还是使用了 JavaScript 的函数 和 原型链 (来模拟类的行为)

看个例子:

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class Person {
constructor (name) {
this.name = name
}

talk () {
console.log(`${this.name} says hello`)
}
}

上面的代码在底层实现时,非常接近于

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function Person (name) {
this.name = name
}
Person.prototype.talk = function () {
console.log(`${this.name} says hello`)
}

这边可以注意到 talk 其实并不是一个Person类内部封装的方法,而只是一个常规的JavaScript函数,赋值到了Person的原型上而已。因此,talk 函数里的 this 对应的是调用时的上下文而不是定义时的上下文,这点跟 Java 和 C++ 的差别很大。

这种差异最明显的影响是在别的对象试图调用这个对象的talk时

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const Grey = new Person('Grey')
const mockDomButton = {} // 模拟一个DOM上的按钮对象
mockDomButton.onClick = Grey.talk; // 绑定点击事件
mockDomButton.onClick() // 输出的结果是 undefined says hello

上面这段模拟代码输出的结果并不是我们想要的。原因是 onClick 被调用时,其实是 talk 函数在执行,且talk 函数的this 指向的是 mockDomButton 而不是 Grey ,mockDomButton 并没有 name 属性于是 输出了 undefined says hello

这种“特殊”的表现让很多 JavaScript 新手感到头疼,尤其是那些从 Java 或者 C++ 背景过来的新手前端程序员。

解决这个问题的办法当然是有的,先介绍两个仍然使用 class 的方案

方案一:

使用函数的 bind 方法

bind()方法创建一个新的函数,在bind()被调用时,这个新函数的this被指定为bind()的第一个参数

修改 Person.js 文件如下

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class Person {
constructor (name) {
this.name = name
this.talk = this.talk.bind(this); // 在构造器里显式调用 bind 函数绑定 this
}

talk () {
console.log(`${this.name} says hello`)
}
}

再次运行上面的测试代码,这次的输出就是正确的了 —— Grey says hello

这种方案的缺点就是需要繁琐地写这种 bind 方法调用语句,当这个类的方法很多时,会显得构造器非常臃肿,降低可读性和编码效率如

方案二:

使用类属性+箭头函数的方式来定义方法

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class Person {
constructor(name) {
this.name = name
}

talk = () => {
console.log(`${this.name} says hello`)
}
}

这种语法是 ES2017 才引入的,它等效于

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class Person {
constructor(name) {
this.name = name
this.talk = () => {
console.log(`${this.name} says hello`)
}
}
}

运行测试代码,依然能成功输出 Grey says hello

但是,这种方案也有缺点 —— 由于它等效于函数定义放在了构造器内,所以

一、这个方法不在原型链上,即 Person.prototype.talk 的值是undefined ,所以这个类的子类并不能使用 super.talk() 调用到父类这个方法,所以下面这段代码会报错

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class Student extends Person {
talk = () => {
super.talk(); // 报错
console.log("student talk hi");
}
}

const student = new Student('Tom');
student.talk();

二、每次创建一个 Person 实例都会创建一个 talk 函数,造成性能浪费 (仅仅是用来与方案一对比)

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const Grey = new Person('Grey')
const Tom = new Person('Tom')
console.log(Grey.talk === Tom.talk); // 输出 false

在 JavaScript 中使用类居然有上面这么多坑,那何不试试其他方案?

首先,我们回到源头想想什么是类,我们想利用类达到什么目的:

大多数时候,我们定义的类 其实是 创建对象的蓝图(模板) —— 我们先规划好一个类的模样,之后通过 new 的方式创建出许许多多的对象,每个对象都符合我们想要的格式(即属性,方法)

在 JavaScript 中,我们还有其他方案可以达到这个目的

工厂函数(factory functions)

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const PersonFactory = (name) => {
return {
talk: () => {
console.log(`${name} says Hello`)
}
}
}

PersonFactory 是个简单的工厂函数,它返回一个对象,这个对象拥有一个 talk 方法

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const Grey = PersonFactory('Grey'); // 使用工厂函数生成对象
const mockDomButton = {} // 模拟一个DOM上的按钮对象
mockDomButton.onClick = Grey.talk; // 绑定点击事件
mockDomButton.onClick() // 输出的结果是 Grey says Hello

由于JavaScript的闭包特性,name已经被封装在了函数里,所以上面的测试代码可以正常运作。而且更赞的是,这个方案中,name甚至自动成为了私有的变量,不怕被更改(上面的那些 class 方案里 name 都可以被公共访问的)

而且相比之下,工厂函数的代码更简洁易读,也不需要考虑 this 的繁琐问题。

因此,如果只是为了给对象创建绘制蓝图(模板),工厂函数是比类更合适的方案。

继承

类的另一个特征是继承机制,子类可以继承(分享)来自父类的属性和方法。

如果仅仅是共享属性和方法,使用组合(composition)也可以很容易实现

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const Workable = {
inOffice: true
}
const WorkablePersonFactory = (name) => (
Object.assign(
{},
Workable,
PersonFactory(name)
)
)
// 或者
const WorkablePersonFactory = (name) => (
{
... Workable,
...PersonFactory(name),
}
)

上面的代码意图十分明显,可读性很高,这也是组合模式的一个优点。

当然,对于某些更复杂的类使用场景,工厂函数并不能替代类。

关注代码表达性而不是死守教条主义

在 JavaScript 的现实场景中,尤其是前端代码,我们很少真正用到类继承,大多数时候,工厂函数就能完成我们的目标。

以React为例,官方这几年推崇 Hooks 的意图也很明显 —— 摆脱JavaScript class 带来的复杂性,拥抱函数式风格。

由于 JavaScript 实现的特殊性,在 JavaScript 应用中使用 class 对于一些程序员来说有许多坑,于此同时,大多数场景下其他替代方案如 工厂函数 可能更契合JavaScript的特性,反而带来更好的效果。

当然,并不是一杆子打死 JavaScript 的 class,在一些特别适合 OOP 的场景中,依然鼓励使用 class 。

总之,不要被教条主义所束缚,牢记编写程序最重要的两点是:

  • 真正将需求转化成了代码
  • 写出可读的,容易维护的,方便理解的代码

bind 以外的其他方案

class fields或者autobind decorator都有很多问题,而且这两者还不是最终标准,建议不要用

关于 工厂函数 的举例

首先这个例子主要是针对这种场景 ——在 JavaScript 给创建某类对象定制一个标准,以便可以用这个 模板 创建许多对象

这个例子的确还不够亮眼,那我再举个更实际的例子吧

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function httpClientFactory(baseUrl) {
return {
baseUrl: baseUrl,
listUsers: () => {
return axios.get(`${baseUrl}/users`)
},
getUser: (id) => {
return axios.get(`${baseUrl}/users/${id}`)
},
createUser: (user) => {
return axios.post(`${baseUrl}/users`, user);
},
listBooks: () => {
return axios.get(`${baseUrl}/books`)
},
getBook: (bookName) => {
return axios.get(`${baseUrl}/books/${bookName}`)
},
createBook: (book) => {
return axios.post(`${baseUrl}/books`, book)
}
}
}

const httpClient = httpClientFactory("https://your-endpoints/api");
httpClient.getUser("123");
httpClient.getBook("JavaScript Is Interesting");
console.log("The httpClient's baseUrl is " + httpClient.baseUrl);

对比

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class HttpClient {
constructor(baseUrl) {
this.baseUrl = baseUrl;
this.listUsers = this.listUsers.bind(this);
this.getUser = this.getUser.bind(this);
this.createUser = this.createUser.bind(this);
this.listBooks = this.listBooks.bind(this);
this.getBook = this.listUsers.bind(this);
this.createBook = this.createBook.bind(this);
}

listUsers() {
return axios.get(`${this.baseUrl}/users`)
}

getUser(id) {
return axios.get(`${this.baseUrl}/users/${id}`)
}

createUser(user) {
return axios.post(`${this.baseUrl}/users`, user);
}

listBooks() {
return axios.get(`${this.baseUrl}/books`)
}

getBook(bookName) {
return axios.get(`${this.baseUrl}/books/${bookName}`)
}

createBook(book) {
return axios.post(`${this.baseUrl}/books`, book)
}
}

const httpClient = new HttpClient("https://your-endpoints/api");
httpClient.getUser("123");
httpClient.getBook("JavaScript Is Interesting");
console.log("The httpClient's baseUrl is " + httpClient.baseUrl);

注意使用 class 的初衷

太多开发者一上来就写个class的原因通常是因为 他/她 是从OOP背景过来的 —— 在Java,你不能光秃秃地定义一个常量,一个函数或者一个表达式,你得先有个类,然后在类里定义一个静态不可变的属性 (public static final 三连) 才能产生一个常量,类似的,也只能在类里定义一个(静态或者非静态)的方法才能让函数有容身之地 (为了防杠,我谨慎加一条 —— Java 8 的 functional interface 开始可以让函数单独出来走两步了,但前提还是要有interface)

如果你想好好写 native JavaScript,那么你通常不需要一个类

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// xxx.js
import _ from 'lodash';

export const BOOK_NAME_PREFIX = "JS_"; // 定义常量
export const DEFAULT_USER_AGE = 18;

export const convertVarToObject = function (v) { // 定义一个工具方法,将传入的值包装返回一个对象
// ...
}

const privateSecret = "zhimakaimen"; // 不export的常量自然变成模块私有的

function privateFunc(){ // 同样可以定义模块私有的函数
// ...
}

export default { // 可以export出自定义的对象(包含自定义的属性)
render: xxx,
property: yyy,
}

直接在 js module 里定义常量、函数,然后 export 出来给其他模块用,这么简单直接不香吗?(js module 里也可以定义私有的变量、常量、函数等)

好好理解 js 模块,别再像 Java 那样只用 class 来组织所有代码了。

使用 class 的心智负担

业务代码中,现在大家写 JavaScript class 相信已经不会再直接访问 prototype 了,而是使用 class 关键字 —— 而 class 关键字的底层实现仍然是 prototype,仍然要考虑 this 的复杂性,在复杂的继承场景中甚至仍然得理解 prototype chaining

也就是说,一个新手接触/维护一个由大量类构成的项目时,他要么赶紧精通理解JavaScript class,要么就很可能掉进坑里。

我在个人体验里谈到的那个Nodejs项目,实习生新增一个方法后忘记加bind语句,然后程序一直报错 ReferenceError: XXX is not defined, 他一头雾水 —— ”明明方法定义就在那儿啊!“

当然这是因为实习生的基础问题,他需要更多学习历练,但话说回来这样的心智负担真的有必要吗?为什么不让程序更简单明了一点?仅仅是为了让代码看起来更 OOP 吗?

简单来说,JavaScript 并不擅长玩 OOP class 这一套,它有自己非常擅长且自然而然的风格(函数式),如果你想好好学 JavaScript 且正宗地用好 JavaScript ,我个人十分建议,把你花在 JavaScript OOP上的时间用来先搞清楚 JavaScript function 和 闭包 (React 开发者学好 Hooks)—— 然后再去学 class、prototype 等知识

工厂函数会每次都重复生成函数(影响性能)吗?

可以参考这个回答

brambles:现代浏览器生成一个 JS 函数的开销多大?React hooks 的设计频繁生成新函数对性能有影响吗?

另外,可以简单回想一下,在我们日常业务开发中,真的有需要创建那么多类对象吗?

你写的类里被 new 过几次?真的每次 new 都有必要吗?

class具有更高的声明性和静态可分析性,也跟platform api更为一致,同时在现代引擎里也有更好的优化

本文参考

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