基於JavaScript如何實作私有成員的語法特徵及私有成員的實作方式_javascript技巧

前言

在物件導向的程式設計範式中，封裝都是必不可少的一個概念，而在諸如 Java，C 等傳統的物件導向的語言中， 私有成員是實現封裝的一個重要途徑。但在JavaScript 中，確沒有在語法特性上對私有成員提供支持， 這也使得開發人員使出了各種奇技淫巧去實現JS 中的私有成員，以下將介紹下目前實現JS 私有成員特性的幾個方案以及它們之間的優缺點對比。

現有的一些實現方案

約定命名方案

約定以下劃線'_'開頭的成員名作為私有成員，僅允許類別成員方法存取調用，外部不得存取私有成員。簡單的程式碼如下：

JavaScript

var MyClass = function () {
  this._privateProp = ‘privateProp';
};
MyClass.prototype.getPrivateProp = function () {
  return this._privateProp;
};
var my = new MyClass();
alert(my.getPrivateProp()); // ‘privateProp';
alert(my._privateProp); // 并未真正隐藏，依然弹出 ‘privateProp'

優點

毫無疑問，約定命名是最簡單的私有成員實作方案，沒有程式碼層面上的工作。
調試方便，能夠在控制台上直接看到物件上的私有成員，方便排查問題。
相容性好，ie6 都支援

不足

無法阻止外部對私有成員的存取與變更，如果真有不知道或不遵守約定的開發人員變更私有屬性，也是無能為力。
必須強製或說服大家遵守這個約定，當然這個在有代碼規範的團隊中不是太大的問題。

es6 symbol 方案

在 es6中，引入了一個 Symbol 的特性，該特性正是為了實現私有成員而引入的。
主要的想法是，為每一個私有成員的名稱產生一個隨機且唯一的字串key，這個 key 對外不可見，對內的可見性則是透過 js 的閉包變數實現，範例程式碼如下：

JavaScript

(function() {
   var privateProp = Symbol(); // 每次调用会产生一个唯一的key
   function MyClass() {
     this[privateProp] = ‘privateProp'; // 闭包内引用到这个 key
   }
   MyClass.prototype.getPrivateProp = function () {
     return this[privateProp];
   };
})();
var my = new MyClass();
alert(my.getPrivateProp()); // ‘privateProp';
alert(my.privateProp); // 弹出 undefined，因为成员的key其实是随机字符串

優點

彌補了命名約定方案的缺陷，外部無法透過正常途徑取得私有成員的存取權。
調試便捷程度上可以接受，一般是透過給 symbol 的建構子傳入一個字串參數，則控制台上對應的私有屬性名稱會被展示為：Symbol(key)

相容性不錯，不支援 Symbol的瀏覽器可以很容易的 shim 出來。

不足

寫法上稍顯彆扭，必須為每個私有成員建立一個閉包變數讓內部方法可以存取。
外部還是可以透過 Object.getOwnPropertySymbols的方式取得實例的 symbol 屬性名稱，透過該名稱取得私有成員的存取權。這種場景出現得比較少，且知道這種途徑的開發人員水平相信都是有足夠的能力知道自己的行為會有什麼影響，因此這個不足點也算不上真正意義的不足。

es6 WeakMap 方案

在 es6 中引入了 Map, WeakMap 容器，最大的特點是容器的鍵名可以是任意的資料類型，雖說初衷不是為了實現私有成員引入，但意外的可以被用來實現私有成員特性。

主要的想法是，在類別的層級上建立一個WeakMap 容器，用於儲存各個實例的私有成員，這個容器對外不可見，對內透過閉包方式可見；內部方法透過將實例作為鍵名來獲取容器上對應實例的私有成員，範例程式碼如下：

JavaScript

(function() {
   var privateStore = new WeakMap(); // 私有成员存储容器
   function MyClass() {
     privateStore.set(this, {privateProp: ‘privateProp'}); // 闭包内引用到privateStore, 用当前实例做 key，设置私有成员
   }
   MyClass.prototype.getPrivateProp = function () {
     return privateStore.get(this).privateProp; 
   };
})();
var my = new MyClass();
alert(my.getPrivateProp()); // ‘privateProp';
alert(my.privateProp); // 弹出 undefined，实例上并没有 privateProp 属性

优点

弥补了命名约定方案的缺陷，外部无法通过正常途径获得私有成员的访问权。
对 WeakMap 做一些封装，抽出一个私有特性的实现模块，可以在写法上相对 Symbol 方案更加简洁干净，其中一种封装的实现可以查看参考文章3。
最后一个是个人认为最大的优势：基于 WeakMap 方案，可以方便的实现保护成员特性（这个话题会在其他文章说到：））

不足

不好调试，因为是私有成员都在闭包容器内，无法在控制台打印实例查看对应的私有成员
待确认的性能问题，根据 es6的相关邮件列表，weakmap 内部似乎是通过顺序一一对比的方式去定位 key 的，时间复杂度为 O(n)，和 hash 算法的 O(1)相比会慢不少

最大的缺陷则是兼容性带来的内存膨胀问题，在不支持 WeakMap 的浏览器中是无法实现 WeakMap 的弱引用特性，因此实例无法被垃圾回收。 比如示例代码中 privateProp 是一个很大的数据项，无弱引用的情况下，实例无法回收，从而造成内存泄露。

现有实现方案小结

从上面的对比来看，Symbol方案最大优势在于很容易模拟实现；而WeakMap的优势则是能够实现保护成员， 现阶段无法忍受的不足是无法模拟实现弱引用特性而导致的内存问题。于是我的思路又转向了将两者优势结合起来的方向。

Symbol + 类WeakMap 的整合方案

在 WeakMap 的方案中最大的问题是无法 shim 弱引用，较次要的问题是不大方便调试。

shim 出来的 WeakMap 主要是无法追溯实例的生命周期，而实例上的私有成员的生命周期又是依赖实例， 因此将实例级别的私有成员部分放在实例上不就好了？ 实例没了，自然其属性也随之摧毁。而私有存储区域的隐藏则可以使用 Symol 来做。

该方案的提供一个 createPrivate 函数，该函数会返回一个私有的 token 函数，对外不可见，对内通过闭包函数获得， 传入当前实例会返回当前实例的私有存储区域。使用方式如下：

JavaScript

(function() {
   var $private = createPrivate(); // 私有成员 token 函数，可以传入对象参数，会作为原型链上的私有成员
   function MyClass() {
     $private(this).privateProp = ‘privateProp' ; // 闭包内引用到privateStore, 用当前实例做 key，设置私有成员
   }
   MyClass.prototype.getPrivateProp = function () {
     return $private(this).privateProp; 
   };
})();
var my = new MyClass();
alert(my.getPrivateProp()); // ‘privateProp';
alert(my.privateProp); // 弹出 undefined，实例上并没有 privateProp 属性

代码中主要就是实现 createPrivate 函数，大概的实现如下：

JavaScript

// createPrivate.js
function createPrivate(prototype) {
  var privateStore = Symbol('privateStore');
  var classToken = Symbol(‘classToken');
  return function getPrivate(instance) {
     if (!instance.hasOwnProperty(privateStore)) {
       instance[privateStore] = {};
     }
    var store = instance[classToken];
     store[token] = store[token] || Object.create(prototype || {});
     return store[token];
   };
}

上述实现做了两层存储，privateStore 这层是实例上统一的私有成员存储区域，而 classToken 对应的则是继承层次之间不同类的私有成员定义，基类有基类的私有成员区域，子类和基类的私有成员区域是不同的。

当然，只做一层的存储也可以实现，两层存储仅仅是为了调试方便，可以直接在控制台通过Symbol(‘privateStore')这个属性来查看实例各个层次的私有部分。

奇葩的 es5 property getter 拦截方案

该方案纯粹是闲得无聊玩了玩，主要是利用了 es5 提供的 getter，根据 argument.callee.caller 去判断调用场景，如果是外部的则抛异常或返回 undefined， 如果是内部调用则返回真正的私有成员，实现起来比较复杂，且不支持 strict 模式，不推荐使用。 有兴趣的同学可以看看实现。

总结

以上几个方案对比下来，我个人是倾向 Symbol+WeakMap 的整合方案，结合了两者的优点，又弥补了 WeakMap 的不足和 Symbol 书写的冗余。 当然了，我相信随着 JS 的发展，私有成员和保护成员也迟早会在语法层面上进行支持，正如 es6 对 class 关键字和 super 语法糖的支持一样， 只是现阶段需要开发者使用一些技巧去填补语言特性上的空白。

Javascript私有成员的实现方式

总体来讲这本书还是可以的，但看完这本书还留了几个问题一直困扰着我，如js中私有变量的实现，prototype等，经过自己一系列测试，现在终于弄明白了。

很多书上都是说，Javascript是不能真正实现Javascript私有成员的，因此在开发的时候，统一约定 __ 两个下划线开头为私有变量。

后来，发现Javascript中闭包的特性，从而彻底解决了Javascript私有成员的问题。

 function testFn(){ 
    var _Name;//定义Javascript私有成员 
    this.setName = function(name){ 
     _Name = name; //从当前执行环境中获取_Name 
    } 
    this.getName = function(){ 
     return _Name; 
    } 
}// End testFn 
var test = testFn(); 
alert(typeof test._Name === "undefined")//true 
test.setName("KenChen"); 

test._Name 根本访问不到,但是用对象方法能访问到，因为闭包能从当前的执行环境中获取信息。

接下来我们看看,共有成员是怎样实现的

function testFn(name){ 
  this.Name = name; 
  this.getName = function(){ 
   return this.Name; 
  } 
} 
var test = new testFn("KenChen"); 
test.getName(); //KenChen 
test.Name = "CC"; 
est.getName();//CC 

接下来在看看类静态变量是怎样实现的

function testFn(){ 
} 
testFn.Name = "KenChen"; 
alert(testFn.Name);//KenChen 
testFn.Name = "CC"; 
alert(testFn.Name);//CC