Jser 设计模式系列之面向对象 - 接口封装与继承

GOF在《设计模式》中说到：面向接口编程，而非面向实现编程

鉴于此，这个概念可见一斑！

JS却不像其他面向对象的高级语言(C#,Java,C++等)拥有内建的接口机制，以确定一组对象和另一组对象包含相似的的特性。所幸的是JS拥有强大的灵活性，这使得模仿接口特性又变得非常简单。那么到底是接口呢？

接口概念：

接口提供了一种用以说明一个对象应该具有那些方法的手段

接口，为一些具有相似行为的类之间(可能为同一种类型，也可能为不同类型)提供统一的方法定义，使这些类之间能够很好的实现通信

使用接口的优点：

• 自我描述性，促进代码的重用
• 明确一个类实现的方法，帮助其使用这个类
• 稳定不同类之间的通信

一个需求，需要多个部门协调合作的时候，接口的概念就特别重要了，每个部门可以按部就班的做自己的事情，涉及到交互的时候，提供接口处理即可

就好像主板上的内存条，CPU，硬盘，主板提供各种接口，其他设备直接按相应的接口插入即可

javascript语言要实现接口的概念还是有局限性的问题的

• 弱类型，具有极强的表现力的语言，那么使用了接口后，其实就强化了类型的作用，降低了语言的灵活性了
• 最重要的就是JS没有对这种机制的支持，没有强制性

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javascript中模仿接口

常用的几种手法：

• 通过注释
• 通过属性检查模仿
• 鸭式辨型模仿

接口本身就是一个抽象的概念，至于如何实现各有不同

这是我的一段项目代码，接口是通过模块闭包实现的，这样的好处更能体现出封装性

//引入编译模块
define('ProcessMgr', [
    'Compile'
], function(compile) {

    var flipContentProcessed,
        flipWidgetProcessed, disposeWidgetBind, objectKeys,
        converWidgetWapper, ActionMgr, getHotspot,

        //内部消息传递接口
        //
        //  1 构建节点树
        //       A 构建纯DOM节点
        //       B 构建content对象, 这是第二种加载模式,动态预加载
        //  2 绑定节点事件
        //  3 手动触发事件
        //  4 自动触发事件
        //  5 事件委托处理
        //  6 翻页动作
        //  7 翻页完成动作
        //  8 复位动作
        //  9 销毁动作
        //  10 移除整个页面结构
        //
       

ProcessMgr =

 {
            'preCompile'     : preCompile,
            'executeCompile' : executeCompile,
            'assignTrigger'  : assignTrigger,
            'assignAutoRun'  : assignAutoRun,
            'assignSuspend'  : assignSuspend,
            'assignDispose'  : assignDispose,
            'recovery'       : recovery,
            'destroy'        : destroy,
            'removePage'     : removePage
        },

        ...........具体处理的方法...................

        return ProcessMgr; //返回对外接口
 })

jQuery的接口更加的直接，直接挂在在对应的原型链上或是静态链

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封装

为什么要封装？

因为我们不关心它是如何实现的，我们只关心如何使用

手机，电脑，我们接触的形形色色的东西，其实我们一直都只是在使用它

同样的道理，我们放到程序设计中也是如此，封装实现的细节 ,降低对象之间的耦合程序,保持数据的完整性与修改的约束

所以说一个设计良好的API可以让开发者赏心悦目

javascript实现封装的手段

对于JS语法规则,我们要牢牢抓住3点

• JS函数是一等对象
• JS是函数级的作用域,意味着函数内部的变量不能被外部访问
• JS是词法性质的静态作用域,换句话说,即便在执行期作用域还是在定义的时候就预先分配好了

根据这3个规则我们就可以干很多别的语言干不了的事了

我们来模拟一个完整的封装

私有属性和方法

var encapsulation = function(){
    //私有属性
    var name = 'aaron'
   //私有方法
    var getName = function(){
        alert(name)
    }
}

alert(name) //空

函数作用域实现变量与方法私有化，外边自然无法方法，当然这种完全没有实际意义了，我们要配合后面的处理

特权属性和方法

简单的说就能够让实例直接有权力访问内部的属性与方法，所以在设计上要修改下实现手法，

var encapsulation = function(){
    //特权
    this.name = 'aaron'
    this.getName = function(){
        alert(name)
    }
}
alert(new encapsulation().name) //aaron

弊端也显而易见，每次new一个新的对象，特权属性与方法都会被重新拷贝一份，也就是需要单独占据一块堆内存

共有属性和方法

*注意了，命名函数与函数表达式在本质上虽然没什么区别，但是在处理上还是有很大不同

函数表达式

var encapsulation = function(){
    //静态属性方法
    encapsulation.name = 'aaron'
    encapsulation.getName = function(){
        alert(name)
    }
}

console.log( encapsulation.name ) // 无

命名函数

即便方法不执行，静态属性也能访问到，就证明了JS有一种预解析的机制，也就是常说的函数提升了

function encapsulation(){
    //静态属性方法
    encapsulation.name = 'aaron'
    encapsulation.getName = function(){
        alert(name)
    }
}

console.log( encapsulation.name ) // aaron

共有静态属性和方法

这是最最常用的，JS 的prototype原型特性，可以共享所有属性与方法，当然，属性是引用类型的时候就会存在问题了

var encapsulation = function(){
    //共享属性方法
    encapsulation.prototype.name = 'aaron'
    encapsulation.prototype.getName = function(){
        alert(name)
    }
}

console.log(new encapsulation().name ) // aaron
console.log(new encapsulation().name ) // aaron

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继承

大型设计中，代码肯定是很多的，所以我们需要减少重复性的代码，尽可能的弱化对象之间的耦合：

通过几种手段

• 类式继承
• 原型式继承
• 掺元混入

当然并非所有的重复代码都可以使用一种继承方法，所以我们一般要区分共性是否一致

我项目中使用的继承手段

呵呵，眼熟吧，借鉴EXT的处理机制，有继承与混入，自己改了点，毕竟那种分层结构，倒序调用，还有点不合适套用，下文会介绍实现

类式继承

现在的框架，库大多继承的手段都是类式继承，而且继承的处理方式也基本一致，但是里面的细节问题可能大家没注意到，我们一起分析下

我们看看几个框架的继承实现

mootools

Classvar Class = this.Class = new Type('Class', function(params){
	if (instanceOf(params, Function)) params = {initialize: params};

	var newClass = function(){
		reset(this);
		if (newClass.$prototyping) return this;
		this.$caller = null;
		var value = (this.initialize) ? this.initialize.apply(this, arguments) : this;
		this.$caller = this.caller = null;
		return value;
	}.extend(this).implement(params);

	newClass.$constructor = Class;
	newClass.prototype.$constructor = newClass;
	newClass.prototype.parent = parent;

	return newClass;
});

var parent = function(){
	if (!this.$caller) throw new Error('The method "parent" cannot be called.');
	var name = this.$caller.$name,
		parent = this.$caller.$owner.parent,
		previous = (parent) ? parent.prototype[name] : null;
	if (!previous) throw new Error('The method "' + name + '" has no parent.');
	return previous.apply(this, arguments);
};

Backbone

extend    // Shared empty constructor function to aid in prototype-chain creation.
    var ctor = function () {
    };

    // Helper function to correctly set up the prototype chain, for subclasses.
    // Similar to `goog.inherits`, but uses a hash of prototype properties and
    // class properties to be extended.
    var extend = function (protoProps, staticProps) {
        var parent = this;
        var child;

        // The constructor function for the new subclass is either defined by you
        // (the "constructor" property in your `extend` definition), or defaulted
        // by us to simply call the parent's constructor.
        if (protoProps && protoProps.hasOwnProperty('constructor')) {
            child = protoProps.constructor;
        } else {
            child = function () {
                parent.apply(this, arguments);
            };
        }

        // Inherit class (static) properties from parent.
        _.extend(child, parent);

        // Set the prototype chain to inherit from `parent`, without calling
        // `parent`'s constructor function.
        ctor.prototype = parent.prototype;
        child.prototype = new ctor();

        // Add prototype properties (instance properties) to the subclass,
        // if supplied.
        if (protoProps) _.extend(child.prototype, protoProps);

        // Add static properties to the constructor function, if supplied.
        if (staticProps) _.extend(child, staticProps);

        //执行完child.prototype=new ctor后，child.prototype.constructor已经不指向child，所以此处需要显示设置
        child.prototype.constructor = child;

        // Set a convenience property in case the parent's prototype is needed later.
        child.__super__ = parent.prototype;

        return child;
    };

ext

extend   /**
    *
    *  继承父类或者base顶层基类
    *
    */
   Class.registerPreprocessor('extend', function(cls, data, fn) {

     var extend = data.extend,
       base = Xut.Base,
       temp = function() {},
       parent, i, k, ln, staticName, parentStatics;

     delete data.extend;

     //继承顶级base,默认继承父类
     if (typeof extend === 'function' && extend !== Object) {
       parent = extend;
     } else {
       parent = base;
     }

     temp.prototype = parent.prototype;
     cls.prototype = new temp();

     if (!('$class' in parent)) {
       for (i in base.prototype) {
         if (!parent.prototype[i]) {
           parent.prototype[i] = base.prototype[i];
         }
       }
     }

     cls.prototype.self = cls;

     if (data.hasOwnProperty('constructor')) {
       cls.prototype.constructor = cls;
     } else {
       cls.prototype.constructor = parent.prototype.constructor;
     }

     cls.superclass = cls.prototype.superclass = parent.prototype;

     delete data.extend;

     fn.call(this, cls, data);

   });

ext比较特殊，因为是通过注入的手法，实现继承了类名转化继承混入静态扩充

对比几个框架，我们红线部分的相同之处没？实现原理确是一样的，包括EXT也一样，只是在具体实现上增加了各自的方案，

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设计的原理

抛开复杂的框架，我们看看设计的底层原理是什么，又会有什么问题？

原型链作为JS实现继承的主要方法，其根本的思路利用原型链让一个引用类型，继承另一个引用类型

原型与实例的关系：

构造器有一个原型对象，原型对象有一个指针指向构造器，那么实例则是包含一个指向原型的指针

所以实例只与原型有关系

实现中的细节：

 

function SuperType(){ //父类
   this.property = true;
} 

SuperType.prototype.getSuperValue = function(){
  return this.property;
}; 

function SubType(){ //子类
    this.subproperty = false;
} 

//继承了 SuperType
SubType.prototype = new SuperType(); //实现原型继承，引用 

SubType.prototype.getSubValue = function (){
     return this.subproperty;
}; 

var instance = new SubType(); 

alert(instance.getSuperValue());      //true

1 继承的本质是引用，那么N多组实例其实都是操作的同一个引用，那么问题来了，如果父类中有个一引用属性，那么一个子类操作修改了，所有的子类都会被影响

function SuperType(){
    this.colors = ["red", "blue", "green"];
}

function SubType(){
} 

//继承了 SuperType
SubType.prototype = new SuperType(); 

var instance1 = new SubType();
instance1.colors.push("black");
alert(instance1.colors);     //"red,blue,green,black" 

var instance2 = new SubType();
alert(instance2.colors);       //"red,blue,green,black"

2 在解决原型中包含引用类型值所带来问题的过程中，开发人员开始使用一种叫做借用构造函数（constructor stealing）的技术（有时候也叫做伪造对象或经典继承）

function SuperType(){
    this.colors = ["red", "blue", "green"];
} 

function SubType(){
    //继承了 SuperType
    SuperType.call(this);
} 

var instance1 = new SubType();
instance1.colors.push("black");
alert(instance1.colors);    //"red,blue,green,black" 

var instance2 = new SubType();
alert(instance2.colors);    //"red,blue,green"

通过使用 call()方法（或 apply()方法也可以），我们实际上是在（未来将要）新创建的 SubType 实例的环境下调用了 SuperType 构造函数。这样一来，就会在新 SubType 对象上执行 SuperType()函数中定义的所有对象初始化代码。结果，SubType 的每个实例就都会具有自己的 colors 属性的副本了

借用构造函数的问题
如果仅仅是借用构造函数，那么也将无法避免构造函数模式存在的问题——方法都在构造函数中定义，因此函数复用就无从谈起了。而且，在超类型的原型中定义的方法，对子类型而言也是不可见的，结果所有类型都只能使用构造函数模式。考虑到这些问题，借用构造函数的技术也是很少单独使用的

通过SubType.prototype = new SuperType(); 的方式实现引用的继承，看似很简单，但是里面还有几个问题

• 不管什么情况，都把父类的实例属性与方法都复制给了子类
• 如果子类修改了原型共享的引用属性，倒置所有继承的会受引向
• 借用构造函数，那么也将无法避免构造函数模式存在的问题——方法都在构造函数中定义，因此函数复用就无从谈起了

看看Backbone的如何处理

var ctor = function () {

 };

ctor.prototype = parent.prototype;

 child.prototype = new ctor();

 child.prototype.constructor = child;

可见backbone引用一个中介ctor函数

其实就是一种代理继承

proxy来实现继承，这样就避免了在classical继承中出现的parent的constructor被使用两次带来的效率问题和在原型链中再次继承this的属性

function obj (o){
    var f = {}
    f.prototype = o
    return new f();
}

最后还要修正一下constructor的指针，因为是继承ctor了

至于原型式继承可以参考高级程序设计3， 比较详细了