JavaScript 的私有成員

邊城發表於2018-08-13
JavaScript

Class field declarations for JavaScript（JavaScript 類的欄位宣告）目前已經進入了 stage-3，其中包含一項 OOP 開發者都很關注的內容：Private fields。JavaScript 一直沒有私有成員並不是沒有原因，所以這一提議給 JavaScript 帶來了新的挑戰。但同時，JavaScript 在 ES2015 釋出的時候已經在考慮私有化的問題了，所以要實現私有成員也並非毫無基礎。

筆者在專欄《JavaScript 全棧工程師養成記》的第四章講到了原型 OOP 關係和繼承 OOP 關係的關鍵區別。今天這裡就研究一下 JavaScript 私有成員的問題。

坑

首先挖個坑 —— 這是一段 JS 程式碼，BusinessView 中要幹兩件事情，即對錶單和地圖進行佈局。

代表將 _ 字首約定為私有

class BaseView {
    layout() {
        console.log("BaseView Layout");
    }
}

class BusinessView extends BaseView  {
    layout() {
        super.layout();
        this._layoutForm();
        this._layoutMap();
    }

    _layoutForm() {
        // ....
    }

    _layoutMap() {
        // ....
    }
}
複製程式碼

然後，由於業務的發展，發現有很多檢視都存在地圖佈局。這裡選用繼承的方式來實現，所以從 BusinessView 中把地圖相關的內容抽象成一個基類叫 MapView：

class MapView extends BaseView {
    layout() {
        super.layout();
        this._layoutMap();
    }

    _layoutMap() {
        console.log("MapView layout map");
    }
}

class BusinessView extends MapView {
    layout() {
        super.layout();
        this._layoutForm();
        this._layoutMap();
    }

    _layoutForm() {
        // ....
    }

    _layoutMap() {
        console.log("BusinessView layout map");
    }
}
複製程式碼

上面這兩段程式碼是很典型的基於繼承的 OOP 思想，本意是期望各個層次的類都可以通過 layout() 來進行各層次應該負責的佈局任務。但理想和現實總是有差距的，在 JavaScript 中執行就會發現 BusinessView._layoutMap() 被執行了兩次，而 MapView._layoutMap() 未執行。為什麼？

虛擬函式

JavaScript 中如果在祖先和子孫類中定義了相同的名稱的方法，預設會呼叫子孫類中的這個方法。如果想呼叫祖先類中的同名方法，需要在子孫類中通過 super. 來呼叫。

這裡可以分析一下這個過程：

在子類建立物件的時候，其類和所有祖先類的定義都已經載入了。這個時候

  • 呼叫 BusinessView.layout()
  • 找到 super.layout()，開始呼叫 MapView.layout()
  • MapView.layout() 中呼叫this._layoutMap()
    • 於是從當前物件（BusinessView 物件）尋找 _layoutMap()
    • 找到，呼叫它

你看，由於 BusinessView 定義了 _layoutMap，所以壓根都沒去搜尋原型鏈。對的，這是基於原型關係的 OOP 的侷限。如果我們看看 C# 的處理過程，就會發現有所不同

  • 呼叫 BusinessView.layout()
  • 找到 base.layout()，開始呼叫 MapView.layout()
  • MapView.layout() 中呼叫 this._layoutMap()
    • 在 MapView 中找到 _layoutMap()
    • 檢查是否虛擬函式
      • 如果是，往子類找到最後一個過載（override）函式，呼叫
      • 如果不是，直接呼叫

發現區別了嗎？關鍵是在於判斷“虛擬函式”。

然而，這跟私有成員又有什麼關係呢？因為私有函式肯定不是虛擬函式，所以在 C# 中，如果將 _layoutMap 定義為私有，那 MapView.layout() 呼叫的就一定是 MapView._layoutMap()。

虛擬函式的概念有點小複雜。不過可以簡單理解為，如果一個成員方法被宣告為虛擬函式，在呼叫的時候就會延著其虛擬函式鏈找到最後的過載來進行呼叫。

JavaScript 中雖然約定 _ 字首的是私有，那也只是君子之約，它實質上仍然不是私有。君子之約對人有效，計算機又不知道你有這個約定……。但是，如果 JavaScript 真的實現了私有成員，那麼計算機就知道了，_layoutMap() 是個私有方法，應該呼叫本類中的定義，而不是去尋找子類中的定義。

解決當下的私有化問題

JavaScript 當下沒有私有成員，但是我們又需要切時有效地解決私有成員問題，怎麼辦？當然有辦法，用 Symbol 和閉包來解決。

注意，這裡的閉包不是指導在函式函式中生成閉包，請繼續往下看

首先搞清楚，我們變通的看待這個私有化問題 —— 就是讓祖先類呼叫者在呼叫某個方法的時候，它不會先去子類中尋找。這個問題從語法上解決不了，JavaScript 就是要從具體的例項從後往前去尋找指定名稱的方法。但是，如果找不到這個方法名呢？

之所以能找到，因為方法名是字串。一個字串在全域性作用域內都表示著同樣的意義。但是 ES2015 帶來了 Symbol，它必須例項化，而且每次例項化出來一定代表著不同的標識 —— 如果我們將類定義在一個閉包中，在這個閉包中宣告一個 Symbol，用它來作為私有成員的名稱，問題就解決了，比如

const MapView = (() => {
    const _layoutMap = Symbol();

    return class MapView extends BaseView {
        layout() {
            super.layout();
            this[_layoutMap]();
        }

        [_layoutMap]() {
            console.log("MapView layout map");
        }
    }
})();

const BusinessView = (() => {
    const _layoutForm = Symbol();
    const _layoutMap = Symbol();

    return class BusinessView extends MapView {
        layout() {
            super.layout();
            this[_layoutForm]();
            this[_layoutMap]();
        }

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

        [_layoutMap]() {
            console.log("BusinessView layout map");
        }
    }
})();
複製程式碼

而現代基於模組的定義，甚至連閉包都可以省了（模組系統會自動封閉作用域）

const _layoutMap = Symbol();

export class MapView extends BaseView {
    layout() {
        super.layout();
        this[_layoutMap]();
    }

    [_layoutMap]() {
        console.log("MapView layout map");
    }
}
複製程式碼
const _layoutForm = Symbol();
const _layoutMap = Symbol();

export class BusinessView extends MapView {
    layout() {
        super.layout();
        this[_layoutForm]();
        this[_layoutMap]();
    }

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

    [_layoutMap]() {
        console.log("BusinessView layout map");
    }
}
複製程式碼

改革過後的程式碼就可以按預期輸出了：

BaseView Layout
MapView layout map
BusinessView layout map
複製程式碼

後記

筆者在多年開發過程中養成了分析和解決問題的一系列思維習慣，所以常常可以迅速的透過現象看到需要解決的實質性問題，並基於現有條件來解決它。確實，Symbol 出現的理由之一就是解決私有化問題，但是為什麼要用以及怎麼用就需要去分析和思考了。

學習可以讓人解決相同的問題，但思考可以讓人解決相似的問題。歡迎讀者們來學習筆者的專欄《JavaScript 全棧工程師養成記》，並跟著筆者一起思考、分析和解決軟體開發過程中的若干問題。

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