JavaScript中如何限制你的构造函数只能当作构造函数调用 原创

发布于 2022-1-27 07:47
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春节不停更,此文正在参加「星光计划-春节更帖活动」

前言

前几天小包在日常开发时,遇到一个让小包非常难受的失误,现在回想起来都有几分头大,问题非常简单: 小包定义一个构造函数(使用 ES5 原生定义),生成实例时忘记使用 new 关键字调用,导致生成了错误的实例,调试好久,小包才发现问题所在。

小包不想再发生类似情况,本文记录小包寻找解决方案的过程。

明确函数的双重用途

JavaScript 函数我们一般有两种使用方式:

  • 当作构造函数使用
  • 当作普通函数使用

JavaScript 内部并没有区分两者的方式,我们人为规定构造函数名首字母要大写作为区分。也就是说,构造函数被当成普通函数调用不会有报错提示(心痛记录~~~)。

空口无凭,下面来举个栗子:

// 定义构造函数 Person
function Person(firstName, lastName) {
    this.firstName = firstName;
    this.lastName = lastName;
    this.fullName = this.firstName + this.lastName;
}
// 使用 new 调用
console.log(new Person("战场", "小包"));
// 当作普通函数调用
console.log(Person("战场", "小包"))

输出结果:
JavaScript中如何限制你的构造函数只能当作构造函数调用-开源基础软件社区

通过输出结果可以发现,定义的构造函数被当作普通函数来调用,没有任何错误提示。这很不合理,万一那次在粗心大意,很容易复现小包的情况。

使用 instanceof 实现

instanceof 基础知识

instanceof 运算符用于检测构造函数的 prototype 属性是否出现在某个实例对象的原型链上。

使用语法:

object instanceof constructor

我们可以使用 instanceof 检测某个对象是不是另一个对象的实例,例如 new Person() instanceof Person --> true

new 绑定/ 默认绑定

  • 通过 new 来调用构造函数,会生成一个新对象,并且把这个新对象绑定为调用函数的 this
  • 如果普通调用函数,非严格模式 this 指向 window,严格模式指向 undefined
function Test() {
    console.log(this)
}
// Window {...}
console.log(Test())
// Test {}
console.log(new Test())

使用 new 调用函数和普通调用函数最大的区别在于函数内部 this 指向不同: new 调用后 this 指向实例,普通调用则会指向 window

instanceof 可以检测某个对象是不是另一个对象的实例。如果为 new 调用, this 指向实例,this instanceof 构造函数 返回值为 true ,普通调用返回值为 false

代码实现

function Person(firstName, lastName) {
    // this instanceof Person
    // 如果返回值为 false,说明为普通调用
    // 返回类型错误信息
    if (!(this instanceof Person)) {
        throw new TypeError('Function constructor A cannot be invoked without "new"')
    }
    this.firstName = firstName;
    this.lastName = lastName;
    this.fullName = this.firstName + this.lastName;
}
// 当作普通函数调用
// Uncaught TypeError: Function constructor A cannot be invoked without "new"
console.log(Person("战场", "小包"));

通过输出结果,我们可以发现,定义的 Person 构造函数已经无法被普通调用了。撒花~~~

但这种方案并不是完美的,存在一点小小的瑕疵。我们可以通过伪造实例的方法骗过构造函数里的判断。

具体实现: JavaScript 提供的 apply/call 方法可以修改 this 指向,如果调用时将 this 指向修改为 Person 实例,就可以成功骗过上面的语法。

// 输出结果 undefined
console.log(Person.call(new Person(), "战场", "小包"));

这点瑕疵虽说无伤大雅,但经过小包的学习,发现 ES6 中提供了更好的方案。

new.target

JavaScript 官方也发现了这个让人棘手的问题,ES6 中提供了 new.target 属性。

《ECMAScript 6 入门》中讲到: ES6new 命令引入了一个 new.target 属性,该属性一般用在构造函数之中,返回 new 命令作用于的那个构造函数。如果构造函数不是通过 new 命令或 Reflect.construct() 调用的,new.target 会返回 undefined因此这个属性可以用来确定构造函数是怎么调用的

你说这不巧了吗?简直是一个模子出来的,我们来试一下这个属性:

function Person() {
    console.log(new.target);
}
// new: Person {}
console.log("new: ",new Person())
// not new: undefined
console.log("not new:", Person())

所以就可以使用 new.target 来非常简单的实现对构造函数的限制

function Person() {
    if (!(new.target)) {
        throw new TypeError('Function constructor A cannot be invoked without "new"')
    }
}
// Uncaught TypeError: Function constructor A cannot be invoked without "new"
console.log("not new:", Person())

使用ES6 Class

小包为什么上面不再 ES6 中进行尝试那?因为小包发现类也具备限制构造函数只能用 new 调用的功能。
ES6 提供 Class 作为构造函数的语法糖,来实现语义化更好的面向对象编程,并且对 Class 进行了规定:类的构造器必须使用 new 来调用(悔不当初~~~)。

因此后续在进行面向对象编程时,强烈推荐使用 ES6ClassClass 修复了很多 ES5 面向对象编程的缺陷,例如类中的所有方法都是不可枚举的;类的所有方法都无法被当作构造函数使用等。

class Person {
    constructor (name) {
        this.name = name;
    }
}
// Uncaught TypeError: Class constructor Person cannot be invoked without 'new'
console.log(Person())

学到这里我就不由得好奇了,既然 Class 必须使用 new 来调用,那提供 new.target 属性的意义在哪里?

new.target 实现抽象类

首先来看一下 new.target 在类中使用会返回什么?

class Person {
    constructor (name) {
        this.name = name;
        console.log(new.target)
    }
}
new Person()

输出结果:

JavaScript中如何限制你的构造函数只能当作构造函数调用-开源基础软件社区

Class 内部调用 new.target,会返回当前 Class,这与 ES5 构造函数的机制相同。

《ECMAScript 6 入门》中讲到: 需要注意的是,子类继承父类时,new.target会返回子类。我们换个例子,来试一下继承中的 new.target 会返回什么

class Animal {
    constructor (type, name, age) {
        this.type = type;
        this.name = name;
        this.age = age;
        console.log(new.target)
    }
}
// extends 是 Class 中实现继承的关键字
class Dog extends Animal {
    constructor(name, age) {
        super("dog", "baobao", "1")
    }
}
const dog = new Dog()

输出结果:

JavaScript中如何限制你的构造函数只能当作构造函数调用-开源基础软件社区

通过上面案例,我们可以发现子类调用和父类调用的返回结果是不同的,我们利用这个特性,就可以实现面向对象中的抽象类

抽象类实现

什么是抽象类那?我们以动物世界为例。

我们定义了一个动物类 Animal,并且通过这个类来创建动物,动物是个抽象概念,当你提到动物类时,你并不知道我会创建什么动物。只有将动物实体化,比如说猫,狗,猪啊,这才是具体的动物,并且每个动物的行为都会有所不同。因此我们不应该通过创建 Animal 实例来生成动物,Animal 只是动物抽象概念的集合。

Animal 就是一个抽象类,我们不应该通过它来生成动物,而是通过它的子类,例如 Dog、Cat 等来生成对应的 dog/cat 实例。

new.target 子类调用和父类调用的返回值是不同的,所以我们可以借助 new.target 实现抽象类

class Animal {
    constructor (type, name, age) {
        if (new.target === Animal) {
            throw new TypeError("abstract class cannot new")
        }
        this.type = type;
        this.name = name;
        this.age = age;
    }
}
// extends 是 Class 中实现继承的关键字
class Dog extends Animal {
    constructor(name, age) {
        super("dog", "baobao", "1")
    }
}
// Uncaught TypeError: abstract class cannot new
const dog = new Animal("dog", "baobao", 18)

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