JS `Subtyping` 与 `Polymorphism` 在 JavaScript 中的体现

各位观众老爷,大家好!今天咱们来聊聊 JavaScript 里两个听起来高大上,但其实也没那么玄乎的概念:Subtyping(子类型)和 Polymorphism(多态)。放心,保证用最接地气的方式,让大家听得懂,记得住,还能用得上。

开场白:JavaScript 的“假面舞会”

JavaScript 这门语言,有时候就像一场“假面舞会”。表面上看起来都是 Object,但面具下面藏着各种各样的“类型”。而 SubtypingPolymorphism,就是这场舞会上最精彩的两个舞蹈。

第一幕:Subtyping,类型关系的“家谱”

Subtyping,说白了,就是类型之间的关系。就像家族的“家谱”一样,有父辈,有子辈。在 JavaScript 里,这种关系主要体现在接口的兼容性上。

  • 什么叫“兼容性”?

    想象一下,你是个餐厅老板,需要一个“厨师”来做菜。只要这个人能做菜,你才不管他是川菜厨师还是粤菜厨师,对吧?这就是“兼容性”:只要能满足你的需求(接口),类型就兼容。

  • JavaScript 的 Subtyping 体现在哪里?

    JavaScript 是动态类型语言,没有像 Java 或 TypeScript 那样明确的 classimplements 关键字来定义类型关系。但它仍然存在 Subtyping 的概念,主要体现在对象是否“看起来像”预期的类型。

    举个栗子:

    function cook(chef) {
      chef.cookDish(); // 假设厨师必须有 cookDish 方法
    }
    
    const chineseChef = {
      name: '张师傅',
      cookDish: function() {
        console.log('麻婆豆腐,香!');
      }
    };
    
    const frenchChef = {
      name: '皮埃尔',
      cookDish: function() {
        console.log('法式蜗牛,优雅!');
      },
      speakFrench: function() {
          console.log("Bonjour!");
      }
    };
    
    cook(chineseChef); // 输出: 麻婆豆腐,香!
    cook(frenchChef); // 输出: 法式蜗牛,优雅!

    在这个例子里,chineseCheffrenchChef 都是 cook 函数的“子类型”,因为它们都实现了 cookDish 方法,满足了 cook 函数的需求。即使 frenchChef 还有额外的 speakFrench 方法,也不影响它作为 cook 函数的“厨师”。

  • 鸭子类型(Duck Typing)

    这种“只要走起来像鸭子,叫起来像鸭子,那就是鸭子”的哲学,就是著名的“鸭子类型”。JavaScript 很大程度上依赖于鸭子类型来实现 Subtyping。

    总结一下:

    特征 说明
    核心概念 类型之间的“兼容性”,只要对象“看起来像”预期的类型,就可以被当作那个类型使用。
    实现方式 主要通过鸭子类型实现。
    优点 灵活性高,代码复用性强。
    缺点 类型检查弱,容易出现运行时错误。
    适用场景 适用于需要高度灵活性的场景,例如处理用户输入、动态数据等。

第二幕:Polymorphism,一个接口,多种实现

Polymorphism,也就是“多态”,指的是用同一个接口,实现不同的功能。就像同样是“交通工具”,可以是汽车,可以是飞机,可以是轮船,但它们都有“移动”这个共同的接口。

  • 多态的几种形式

    在 JavaScript 里,多态主要体现在以下几种形式:

    1. 函数重载(Function Overloading)

      虽然 JavaScript 本身不支持真正的函数重载(因为同名函数会覆盖),但我们可以通过判断参数类型或数量来实现类似的效果。

      function add(x, y) {
        if (typeof x === 'number' && typeof y === 'number') {
          return x + y;
        } else if (typeof x === 'string' && typeof y === 'string') {
          return x + y;
        } else {
          throw new Error('参数类型错误');
        }
      }
      
      console.log(add(1, 2)); // 输出: 3
      console.log(add('hello', ' world')); // 输出: hello world
      //console.log(add(1, 'world')); // 抛出异常

      在这个例子里,add 函数根据参数类型,实现了不同的功能(数值相加或字符串拼接)。

    2. 运算符重载(Operator Overloading)

      JavaScript 的运算符重载比较有限,主要体现在一些内置运算符上,例如 + 运算符可以用于数值相加和字符串拼接。

    3. 子类型多态(Subtype Polymorphism)

      这是最常见的形式。子类型多态指的是,子类型可以替换父类型,并且表现出不同的行为。这通常与继承和接口相关。

      function Animal(name) {
        this.name = name;
      }
      
      Animal.prototype.makeSound = function() {
        console.log('动物叫');
      };
      
      function Dog(name) {
        Animal.call(this, name); // 调用父类构造函数
      }
      
      Dog.prototype = Object.create(Animal.prototype); // 继承父类原型
      Dog.prototype.constructor = Dog; // 修正 constructor
      
      Dog.prototype.makeSound = function() {
        console.log('汪汪汪'); // 重写父类方法
      };
      
      function Cat(name) {
        Animal.call(this, name);
      }
      
      Cat.prototype = Object.create(Animal.prototype);
      Cat.prototype.constructor = Cat;
      
      Cat.prototype.makeSound = function() {
        console.log('喵喵喵');
      };
      
      function makeSound(animal) {
        animal.makeSound();
      }
      
      const dog = new Dog('旺财');
      const cat = new Cat('咪咪');
      
      makeSound(dog); // 输出: 汪汪汪
      makeSound(cat); // 输出: 喵喵喵

      在这个例子里,DogCat 都是 Animal 的子类型,它们都实现了 makeSound 方法,但表现出不同的行为。makeSound 函数可以接受任何 Animal 类型的对象,并根据对象的实际类型调用相应的 makeSound 方法,这就是子类型多态。

    4. 参数化多态 (Parametric Polymorphism)

      这通常与泛型相关,允许函数或类处理多种类型的数据,而无需为每种类型编写不同的代码。在JavaScript中,虽然没有像TypeScript那样的泛型,但可以通过一些技巧来模拟参数化多态。

      function identity(arg) {
          return arg;
      }
      
      let myString = identity("hello");  // 类型推断为 string
      let myNumber = identity(123);      // 类型推断为 number
      let myBoolean = identity(true);   // 类型推断为 boolean

      这个简单的 identity 函数接受任何类型的参数并返回它。虽然没有显式的类型声明,但JavaScript的动态类型允许这个函数处理多种类型的数据。

  • 多态的好处

    • 代码复用性: 减少重复代码,提高代码的维护性。
    • 可扩展性: 更容易添加新的类型和功能,而无需修改现有代码。
    • 灵活性: 可以根据不同的场景选择不同的实现,提高代码的灵活性。

第三幕:Subtyping 和 Polymorphism 的关系

Subtyping 和 Polymorphism 就像一对好基友,经常一起出现。Subtyping 提供了类型之间的关系,而 Polymorphism 则利用这种关系来实现不同的功能。

  • Subtyping 是 Polymorphism 的基础

    没有 Subtyping,就没有 Polymorphism。因为 Polymorphism 需要子类型来替换父类型,并表现出不同的行为。

  • Polymorphism 是 Subtyping 的应用

    Polymorphism 是 Subtyping 的一种应用,它利用 Subtyping 提供的类型关系,来实现代码的复用和扩展。

总结一下:

特征 Subtyping Polymorphism
核心概念 类型之间的关系,表示一个类型是另一个类型的“子类型”。 用同一个接口,实现不同的功能。
目的 建立类型之间的层次结构,提高代码的灵活性和可复用性。 提高代码的复用性、可扩展性和灵活性。
实现方式 主要通过鸭子类型、继承等方式实现。 主要通过函数重载、运算符重载、子类型多态等方式实现。
关系 Subtyping 是 Polymorphism 的基础,Polymorphism 是 Subtyping 的应用。
示例代码 厨师的例子,只要有cookDish 方法就可以被认为是厨师 动物叫声的例子,DogCat 都是 Animal 的子类型,都实现了 makeSound 方法,但表现出不同的行为。
应用场景 用于定义类型之间的关系,例如,定义一个接口,然后让多个类实现这个接口。 用于实现代码的复用和扩展,例如,编写一个函数,可以处理多种类型的参数,并根据参数的类型执行不同的操作。

第四幕:JavaScript 中的应用场景

Subtyping 和 Polymorphism 在 JavaScript 中有着广泛的应用,例如:

  • DOM 操作: 不同的 DOM 元素(例如 <div><p><a>)都继承自 HTMLElement,它们都具有一些共同的属性和方法(例如 addEventListenersetAttribute),但表现出不同的行为。

  • 事件处理: 不同的事件类型(例如 clickmouseoverkeydown)都继承自 Event,它们都具有一些共同的属性(例如 typetarget),但触发时机和处理方式不同。

  • 框架和库: 许多 JavaScript 框架和库都使用了 Subtyping 和 Polymorphism 来实现代码的复用和扩展,例如 React、Vue、Angular 等。

第五幕: TypeScript 的加持

虽然 JavaScript 本身是动态类型语言,但 TypeScript 提供了静态类型检查,可以更好地利用 Subtyping 和 Polymorphism。

  • 接口(Interface): 可以用来定义类型之间的关系,强制类型实现某些方法。

  • 类(Class): 可以使用 extends 关键字来实现继承,从而实现 Subtyping 和 Polymorphism。

  • 泛型(Generics): 可以用来实现参数化多态,提高代码的复用性。

TypeScript 示例:

interface Animal {
  name: string;
  makeSound(): void;
}

class Dog implements Animal {
  name: string;

  constructor(name: string) {
    this.name = name;
  }

  makeSound() {
    console.log('汪汪汪');
  }
}

class Cat implements Animal {
  name: string;

  constructor(name: string) {
    this.name = name;
  }

  makeSound() {
    console.log('喵喵喵');
  }
}

function makeSound(animal: Animal) {
  animal.makeSound();
}

const dog = new Dog('旺财');
const cat = new Cat('咪咪');

makeSound(dog); // 输出: 汪汪汪
makeSound(cat); // 输出: 喵喵喵

在这个例子里,Animal 是一个接口,DogCat 都实现了 Animal 接口,从而实现了 Subtyping 和 Polymorphism。TypeScript 的类型检查可以确保 makeSound 函数只能接受 Animal 类型的对象,从而避免运行时错误。

落幕:总结与展望

今天咱们聊了 JavaScript 的 Subtyping 和 Polymorphism,希望大家对这两个概念有了更深入的理解。虽然 JavaScript 是动态类型语言,但 Subtyping 和 Polymorphism 仍然在其中发挥着重要的作用。而 TypeScript 的出现,则让我们可以更好地利用这两个概念,编写更健壮、更可维护的代码。

记住,编程就像一场舞会,Subtyping 和 Polymorphism 就是舞会上最精彩的舞蹈。掌握了它们,你就能在 JavaScript 的世界里跳出更优美的舞步!

感谢各位的观看!下次再见!

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