JavaScript中的模块化：封装，继承

虽然 JavaScript 天生就是一副随随便便的样子，但是随着浏览器能够完成的事情越来越多，这门语言也也越来越经常地摆出正襟危坐的架势。在复杂的逻辑下， JavaScript 需要被模块化，模块需要封装起来，只留下供外界调用的接口。闭包是 JavaScript 中实现模块封装的关键，也是很多初学者难以理解的要点。最初，我也陷入迷惑之中。现在，我自信对这个概念已经有了比较深入的理解。为了便于理解，文中试图封装一个比较简单的对象。

我们试图在页面上维护一个计数器对象 ticker ，这个对象维护一个数值 n 。随着用户的操作，我们可以增加一次计数（将数值 n 加上 1 ），但不能减少 n 或直接改变 n 。而且，我们需要时不时查询这个数值。

门户大开的 JSON 风格模块化
一种门户大开的方式是：

var ticker = {
    n:0,
    tick:function(){
        this.n++;
    },
};
这种方式书写自然，而且确实有效，我们需要增加一次计数时，就调用 ticker.tick() 方法，需要查询次数时，就访问 ticker.n 变量。但是其缺点也是显而易见的：模块的使用者被允许自由地改变 n ，比如调用 ticker.n-- 或者 ticker.n=-1 。我们并没有对 ticker 进行封装， n 和 tick() 看上去是 ticker 的“成员”，但是它们的可访问性和 ticker 一样，都是全局性的（如果 ticker 是全局变量的话）。在封装性上，这种模块化的方式比下面这种更加可笑的方式，只好那么一点点（虽然对有些简单的应用来说，这一点点也足够了）。

var ticker = {};
var tickerN = 0;
var tickerTick = function(){
    tickerN++;
}

tickerTick();
值得注意的是，在 tick() 中，我访问的是 this.n ——这并不是因为 n 是 ticker 的成员，而是因为调用 tick() 的是 ticker 。事实上这里写成 ticker.n 会更好，因为如果调用 tick() 的不是 ticker ，而是其他什么东西，比如：

var func = ticker.tick;
func();
这时，调用 tick() 的其实是 window ，而函数执行时会试图访问 window.n 而出错。

事实上，这种“门户大开”型的模块化方式，往往用来组织 JSON 风格的数据，而不是程序。比如，我们可以将下面这个 JSON 对象传给 ticker 的某个函数，来确定 ticker 从 100 开始计数，每次递进 2 。

var config = {
    nStart:100,
    step:2
}
作用域链和闭包
来看下面的代码，注意我们已经实现了传入 config 对 ticker 进行自定义。

function ticker(config){
    var n = config.nStart;
    function tick(){
        n += config.step;
    }
}
console.log(ticker.n); // ->undefined
你也许会疑惑，怎么 ticker 从对象变成了函数了？这是因为 JavaScript 中只有函数具有作用域，从函数体外无法访问函数内部的变量。 ticker() 外访问 ticker.n 获得 undefined ，而 tick() 内访问 n 却没有问题。从 tick() 到 ticker() 再到全局，这就是 JavaScript 中的“作用域链”。

可是还有问题，那就是——怎么调用 tick() ？ ticker() 的作用域将 tick() 也掩盖了起来。解决方法有两种：

1）将需要调用方法作为返回值，正如我们将递增 n 的方法作为 ticker() 的返回值；
2）设定外层作用域的变量，正如我们在 ticker() 中设置 getN 。
var getN;
function ticker(config){
    var n = config.nStart;
    getN = function(){
        return n;
    };
    return function(){
        n += config.step;
    };
}

var tick = ticker({nStart:100,step:2});
tick();
console.log(getN()); // ->102
请看，这时，变量 n 就处在“闭包”之中，在 ticker() 外部无法直接访问它，但是却可以通过两个方法来观察或操纵它。

在本节第一段代码中， ticker() 方法执行之后， n 和 tick() 就被销毁了，直到下一次调用该函数时再创建；但是在第二段代码中， ticker() 执行之后， n 不会被销毁，因为 tick() 和 getN() 可能访问它或改变它，浏览器会负责维持n。我对“闭包”的理解就是：用以保证 n 这种处在函数作用域内，函数执行结束后仍需维持，可能被通过其他方式访问的变量 不被销毁的机制。

可是，我还是觉得不大对劲？如果我需要维持两个具有相同功能的对象 ticker1 和 ticker2 ，那该怎么办？ ticker() 只有一个，总不能再写一遍吧？

new 运算符与构造函数
如果通过 new 运算符调用一个函数，就会创建一个新的对象，并使用该对象调用这个函数。在我的理解中，下面的代码中 t1 和 t2 的构造过程是一样的。

function myClass(){}
var t1 = new myClass();
var t2 = {};
t2.func = myClass;
t2.func();
t2.func = undefined;
t1 和 t2 都是新构造的对象， myClass() 就是构造函数了。类似的， ticker() 可以重新写成。

function TICKER(config){
    var n = config.nStart;
    this.getN = function(){
        return n;
    };
    this.tick = function(){
        n += config.step;
    }
}

var ticker1 = new TICKER({nStart:100,step:2});
ticker1.tick();
console.log(ticker1.getN()); // ->102
var ticker2 = new TICKER({nStart:20,step:3});
ticker2.tick();
ticker2.tick();
console.log(ticker2.getN()); // ->26
习惯上，构造函数采用大写。注意， TICKER() 仍然是个函数，而不是个纯粹的对象（之所以说“纯粹”，是因为函数实际上也是对象， TICKER() 是函数对象），闭包依旧有效，我们无法访问 ticker1.n 。

原型 prototype 与继承
上面这个 TICKER() 还是有缺陷，那就是， ticker1.tick() 和 ticker2.tick() 是互相独立的！请看，每使用 new 运算符调用 TICKER() ，就会生成一个新的对象并生成一个新的函数绑定在这个新的对象上，每构造一个新的对象，浏览器就要开辟一块空间，存储 tick() 本身和 tick() 中的变量，这不是我们所期望的。我们期望 ticker1.tick 和 ticker2.tick 指向同一个函数对象。

这就需要引入原型。

JavaScript 中，除了 Object 对象，其他对象都有一个 prototype 属性，这个属性指向另一个对象。这“另一个对象”依旧有其原型对象，并形成原型链，最终指向 Object 对象。在某个对象上调用某方法时，如果发现这个对象没有指定的方法，那就在原型链上一次查找这个方法，直到 Object 对象。

函数也是对象，因此函数也有原型对象。当一个函数被声明出来时（也就是当函数对象被定义出来时），就会生成一个新的对象，这个对象的 prototype 属性指向 Object 对象，而且这个对象的 constructor 属性指向函数对象。

通过构造函数构造出的新对象，其原型指向构造函数的原型对象。所以我们可以在构造函数的原型对象上添加函数，这些函数就不是依赖于 ticker1 或 ticker2 ，而是依赖于 TICKER 了。

你也许会这样做：

function TICKER(config){
    var n = config.nStart;
}
TICKER.prototype.getN = function{
    // attention : invalid implementation
    return n;
};
TICKER.prototype.tick = function{
    // attention : invalid implementation
    n += config.step;
};
请注意，这是无效的实现。因为原型对象的方法不能访问闭包中的内容，也就是变量 n 。 TICK() 方法运行之后无法再访问到 n ，浏览器会将 n 销毁。为了访问闭包中的内容，对象必须有一些简洁的依赖于实例的方法，来访问闭包中的内容，然后在其 prototype 上定义复杂的公有方法来实现逻辑。实际上，例子中的 tick() 方法就已经足够简洁了，我们还是把它放回到 TICKER 中吧。下面实现一个复杂些的方法 tickTimes() ，它将允许调用者指定调用 tick() 的次数。

function TICKER(config){
    var n = config.nStart;
    this.getN = function(){
        return n;
    };
    this.tick = function(){
        n += config.step;
    };
}
TICKER.prototype.tickTimes = function(n){
    while(n>0){
        this.tick();
        n--;
    }
};
var ticker1 = new TICKER({nStart:100,step:2});
ticker1.tick();
console.log(ticker1.getN()); // ->102
var ticker2 = new TICKER({nStart:20,step:3});
ticker2.tickTimes(2);
console.log(ticker2.getN()); // ->26
这个 TICKER 就很好了。它封装了 n ，从对象外部无法直接改变它，而复杂的函数 tickTimes() 被定义在原型上，这个函数通过调用实例的小函数来操作对象中的数据。

所以，为了维持对象的封装性，我的建议是，将对数据的操作解耦为尽可能小的单元函数，在构造函数中定义为依赖于实例的（很多地方也称之为“私有”的），而将复杂的逻辑实现在原型上（即“公有”的）。

最后再说一些关于继承的话。实际上，当我们在原型上定义函数时，我们就已经用到了继承！ JavaScript 中的继承比 C++ 中的更……呃……简单，或者说简陋。在 C++ 中，我们可能会定义一个 animal 类表示动物，然后再定义 bird 类继承 animal 类表示鸟类，但我想讨论的不是这样的继承（虽然这样的继承在 JavaScript 中也可以实现）；我想讨论的继承在 C++ 中将是，定义一个 animal 类，然后实例化了一个 myAnimal 对象。对，这在 C++ 里就是实例化，但在 JavaScript 中是作为继承来对待的。

JavaScript 并不支持类，浏览器只管当前有哪些对象，而不会额外费心思地去管，这些对象是什么 class 的，应该具有怎样的结构。在我们的例子中， TICKER() 是个函数对象，我们可以对其赋值（TICKER=1），将其删掉（TICKER=undefined），但是正因为当前有 ticker1 和 ticker2 两个对象是通过 new 运算符调用它而来的， TICKER() 就充当了构造函数的作用，而 TICKER.prototype 对象，也就充当了类的作用。