JavaScript内核与高级编程之：`JavaScript`的`Class`：其在语法糖下的`Prototype`实现。 - 智猿学院-前后端，数据库，人工智能，云计算等领域前沿技术讲座

咳咳，各位观众老爷，晚上好！我是今晚的主讲人，咱们今天聊点硬核的，关于JavaScript的Class，以及它背后那颗跳动的Prototype的心。

Part 1: 糖衣炮弹：Class的诞生

在ES6之前，JavaScript的世界里并没有class这个概念。咱们要创建一个“类”，得用构造函数 + 原型的组合拳，看起来有点…嗯…不够优雅。比如：

function Person(name) {
  this.name = name;
}

Person.prototype.sayHello = function() {
  console.log("Hello, I am " + this.name);
};

var person1 = new Person("Alice");
person1.sayHello(); // 输出: Hello, I am Alice

看起来还行，但如果我们要实现继承，那代码就更魔幻了。各种prototype的修改，各种函数调用，一不小心就绕晕了。

ES6横空出世，带着class关键字，就像一位救世主，给JavaScript带来了“类”的语法。上面的代码可以改写成：

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

  sayHello() {
    console.log("Hello, I am " + this.name);
  }
}

const person1 = new Person("Alice");
person1.sayHello(); // 输出: Hello, I am Alice

是不是感觉清爽多了？代码更易读，更像其他面向对象语言的写法。这就是class的魅力，它就像一层美丽的糖衣，包裹着JavaScript的原型机制。

Part 2: 扒开糖衣：Class的本质

虽然class看起来像其他语言的类，但它的本质仍然是基于原型（prototype）的。class只是一个语法糖，编译器或者解释器会把class的语法转换成基于原型链的代码。

要理解这一点，我们需要深入了解class的几个关键要素：

构造函数 (constructor): constructor 方法实际上就是之前的构造函数。它负责创建对象实例，并初始化对象的属性。
方法 (Methods): 在class中定义的方法，会被添加到构造函数的 prototype 属性上。
extends: extends 关键字用于实现继承，它本质上是设置子类的原型链，使其指向父类。

让我们通过一个例子来更清晰地理解：

class Animal {
  constructor(name) {
    this.name = name;
  }

  eat() {
    console.log(this.name + " is eating.");
  }
}

class Dog extends Animal {
  constructor(name, breed) {
    super(name); // 调用父类的 constructor
    this.breed = breed;
  }

  bark() {
    console.log("Woof! Woof!");
  }
}

const dog1 = new Dog("Buddy", "Golden Retriever");
dog1.eat();   // 输出: Buddy is eating.
dog1.bark();  // 输出: Woof! Woof!

这段代码定义了一个 Animal 类和一个 Dog 类，Dog 类继承自 Animal 类。那么，extends背后到底发生了什么？

实际上，extends做了以下几件事（简化版）：

设置 Dog 的原型为 Animal 的实例: Dog.prototype.__proto__ = Animal.prototype (注意，__proto__ 只是为了方便理解，实际开发中不推荐直接使用)。
设置 Dog 的构造函数的原型为 Animal: Object.setPrototypeOf(Dog, Animal);

这样，Dog 的实例就可以访问 Animal 原型上的方法，实现了继承。

Part 3: new 操作符的秘密

new 操作符在创建对象实例时，做了很多事情。简单来说，它做了以下几件事：

创建一个新的空对象: var obj = {};
将新对象的原型 (__proto__) 指向构造函数的 prototype 属性: obj.__proto__ = Dog.prototype;
执行构造函数，并将 this 指向新创建的对象: Dog.call(obj, "Buddy", "Golden Retriever");
如果构造函数返回一个对象，则返回该对象；否则，返回新创建的对象: return obj;

理解了 new 操作符的工作原理，就能更深入地理解 class 和原型之间的关系。

Part 4: 深入探究：super 关键字

super 关键字用于在子类中调用父类的构造函数或方法。它有以下两种用法：

super(): 在子类的 constructor 中调用，用于调用父类的构造函数。必须在 this 关键字之前使用。
super.methodName(): 在子类的方法中调用，用于调用父类的方法。

在上面的 Dog 类的例子中，super(name) 调用了 Animal 类的构造函数，并传入了 name 参数。这确保了子类在初始化时，也能正确地初始化父类的属性。

super 关键字之所以能够工作，是因为它在内部维护了一个指向父类原型的指针。当调用 super.methodName() 时，实际上是在父类的原型上查找该方法，并使用子类的 this 上下文来执行该方法。

Part 5: 静态方法和静态属性

class 还可以定义静态方法和静态属性。静态方法和静态属性属于类本身，而不是类的实例。

class MathUtils {
  static PI = 3.14159;

  static calculateCircleArea(radius) {
    return MathUtils.PI * radius * radius;
  }
}

console.log(MathUtils.PI); // 输出: 3.14159
console.log(MathUtils.calculateCircleArea(5)); // 输出: 78.53975

在上面的例子中，PI 是一个静态属性，calculateCircleArea 是一个静态方法。它们可以直接通过类名访问，而不需要创建类的实例。

静态方法和静态属性通常用于定义一些与类相关的常量或工具函数。它们不会被继承到子类中，但子类可以通过类名访问父类的静态方法和静态属性。

Part 6: getter 和 setter

class 还可以定义 getter 和 setter 方法，用于控制对对象属性的访问。

class Rectangle {
  constructor(width, height) {
    this._width = width;
    this._height = height;
  }

  get width() {
    return this._width;
  }

  set width(value) {
    if (value <= 0) {
      throw new Error("Width must be positive.");
    }
    this._width = value;
  }

  get height() {
    return this._height;
  }

  set height(value) {
    if (value <= 0) {
      throw new Error("Height must be positive.");
    }
    this._height = value;
  }

  get area() {
    return this._width * this._height;
  }
}

const rect = new Rectangle(10, 5);
console.log(rect.width);  // 输出: 10
rect.width = 20;
console.log(rect.area);   // 输出: 100
try {
  rect.width = -5;
} catch (error) {
  console.error(error.message); // 输出: Width must be positive.
}

在上面的例子中，width 和 height 属性都定义了 getter 和 setter 方法。getter 方法用于获取属性的值，setter 方法用于设置属性的值。通过使用 getter 和 setter 方法，我们可以对属性的访问进行控制，例如添加验证逻辑或执行其他操作。

Part 7: 一些重要的结论

为了帮助大家更好地理解Class和Prototype的关系，我总结了一个表格，对比了ES6 class和传统的基于prototype的实现方式：

特性	ES6 `class` 语法	基于 `prototype` 的实现
定义类	`class MyClass { ... }`	`function MyClass() { ... }`
构造函数	`constructor() { ... }`	`function MyClass() { ... }`
方法	`myMethod() { ... }`	`MyClass.prototype.myMethod = function() { ... }`
继承	`class Child extends Parent { ... }`	`Child.prototype = Object.create(Parent.prototype);` `Child.prototype.constructor = Child;`
调用父类构造函数	`super()`	`Parent.call(this, ...)`
静态属性/方法	`static myStaticProperty = ...` `static myStaticMethod() { ... }`	`MyClass.myStaticProperty = ...` `MyClass.myStaticMethod = function() { ... }`
本质	语法糖，底层仍然基于 `prototype` 实现	直接操作 `prototype`

总而言之，class 只是一个语法糖，它让 JavaScript 的面向对象编程更加简洁和易读。但要真正理解 JavaScript 的面向对象，必须深入理解原型链的机制。

Part 8: 最后的忠告

虽然 class 很好用，但不要忘记它背后的原型。在实际开发中，要根据具体情况选择合适的编程方式。如果只需要简单的对象创建和方法调用，class 是一个不错的选择。但如果需要更灵活的原型操作，或者需要兼容旧版本的 JavaScript，那么基于 prototype 的实现可能更合适。

记住，理解 JavaScript 的原型机制是成为一名优秀的 JavaScript 程序员的关键。不要被糖衣迷惑，要深入了解其本质，才能在编程的道路上越走越远。

好了，今天的讲座就到这里。希望大家有所收获！谢谢大家！下课！

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