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JavaScript面向对象的支持(3)

Posted on 2009-09-15 09:26 S.l.e!ep.¢% 阅读(327) 评论(0)  编辑 收藏 引用 所属分类: HTML
JavaScript面向对象的支持(3)
2008-05-25 22:56
然而再接下来,我们发现MyObject2()的实例obj2的constructor仍然指向function MyObject()。
尽管这很说不通,然而现实的确如此。——这到底是为什么呢?

事实上,仅下面的代码:
--------
function MyObject2() {
}

obj2 = new MyObject2();
document.writeln(MyObject2.prototype.constructor === MyObject2);
--------
构造的obj2.constructor将正确的指向function MyObject2()。事实上,我们也会注意到这
种情况下,MyObject2的原型属性的constructor也正确的指向该函数。然而,由于JavaScript
要求指定prototype对象来构造原型链:
--------
function MyObject2() {
}
MyObject2.prototype = new MyObject();

obj2 = new MyObject2();
--------
这时,再访问obj2,将会得到新的原型(也就是MyObject2.prototype)的constructor属性。
因此,一切很明了:原型的属性影响到构造过程对对象的constructor的初始设定。

作为一种补充的解决问题的手段,JavaScript开发规范中说“need to remember to reset
the constructor property',要求用户自行设定该属性。

所以你会看到更规范的JavaScript代码要求这样书写:
//---------------------------------------------------------
// 维护constructor属性的规范代码
//---------------------------------------------------------
function MyObject2() {
}
MyObject2.prototype = new MyObject();
MyObject2.prototype.constructor = MyObject2;

obj2 = new MyObject2();

更外一种解决问题的方法,是在function MyObject()中去重置该值。当然,这样会使
得执行效率稍低一点点:
//---------------------------------------------------------
// 维护constructor属性的第二种方式
//---------------------------------------------------------
function MyObject2() {
   this.constructor = arguments.callee;
   // or, this.constructor = MyObject2;

   // ...
}
MyObject2.prototype = new MyObject();

obj2 = new MyObject2();

5). 析构问题
------
JavaScript中没有析构函数,但却有“对象析构”的问题。也就是说,尽管我们不
知道一个对象什么时候会被析构,也不能截获它的析构过程并处理一些事务。然而,
在一些不多见的时候,我们会遇到“要求一个对象立即析构”的问题。

问题大多数的时候出现在对ActiveX Object的处理上。因为我们可能在JavaScript
里创建了一个ActiveX Object,在做完一些处理之后,我们又需要再创建一个。而
如果原来的对象供应者(Server)不允许创建多个实例,那么我们就需要在JavaScript
中确保先前的实例是已经被释放过了。接下来,即使Server允许创建多个实例,而
在多个实例间允许共享数据(例如OS的授权,或者资源、文件的锁),那么我们在新
实例中的操作就可能会出问题。

可能还是有人不明白我们在说什么,那么我就举一个例子:如果创建一个Excel对象,
打开文件A,然后我们save它,然后关闭这个实例。然后我们再创建Excel对象并打开
同一文件。——注意这时JavaScript可能还没有来得及析构前一个对象。——这时我们
再想Save这个文件,就发现失败了。下面的代码示例这种情况:
//---------------------------------------------------------
// JavaScript中的析构问题(ActiveX Object示例)
//---------------------------------------------------------
<script>
var strSaveLocation = 'file:///E:/1.xls'

function createXLS() {
   var excel = new ActiveXObject("Excel.Application");
   var wk = excel.Workbooks.Add();
   wk.SaveAs(strSaveLocation);
   wk.Saved = true;

   excel.Quit();
}

function writeXLS() {
   var excel = new ActiveXObject("Excel.Application");
   var wk = excel.Workbooks.Open(strSaveLocation);
   var sheet = wk.Worksheets(1);
   sheet.Cells(1, 1).Value = '测试字符串';
   wk.SaveAs(strSaveLocation);
   wk.Saved = true;

   excel.Quit();
}
</script>
<body>
   <button onclick="createXLS()">创建</button>
   <button onclick="writeXLS()">重写</button>
</body>

在这个例子中,在本地文件操作时并不会出现异常。——最多只是有一些内存垃
圾而已。然而,如果strSaveLocation是一个远程的URL,这时本地将会保存一个
文件存取权限的凭证,而且同时只能一个(远程的)实例来开启该excel文档并存
储。于是如果反复点击"重写"按钮,就会出现异常。

——注意,这是在SPS中操作共享文件时的一个实例的简化代码。因此,它并非
“学术的”无聊讨论,而且工程中的实际问题。

解决这个问题的方法很复杂。它涉及到两个问题:
   - 本地凭证的释放
   - ActiveX Object实例的释放

下面我们先从JavaScript中对象的“失效”问题说起。简单的说:
   - 一个对象在其生存的上下文环境之外,即会失效。
   - 一个全局的对象在没有被执用(引用)的情况下,即会失效。

例如:
//---------------------------------------------------------
// JavaScript对象何时失效
//---------------------------------------------------------
function testObject() {
   var _obj1 = new Object();
}

function testObject2() {
   var _obj2 = new Object();
   return _obj2;
}

// 示例1
testObject();

// 示例2
testObject2()

// 示例3
var obj3 = testObject2();
obj3 = null;

// 示例4
var obj4 = testObject2();
var arr = [obj4];
obj3 = null;
arr = [];

在这四个示例中:
   - “示例1”在函数testObject()中构造了_obj1,但是在函数退出时,
     它就已经离开了函数的上下文环境,因此_obj1失效了;
   - “示例2”中,testObject2()中也构造了一个对象_obj2并传出,因
     此对象有了“函数外”的上下文环境(和生存周期),然而由于函数
     的返回值没有被其它变量“持有”,因此_obj2也立即失效了;
   - “示例3”中,testObject2()构造的_obj2被外部的变量obj3持用了,
     这时,直到“obj3=null”这行代码生效时,_obj2才会因为引用关系
     消失而失效。
   - 与示例3相同的原因,“示例4”中的_obj2会在“arr=[]”这行代码
     之后才会失效。

但是,对象的“失效”并不等会“释放”。在JavaScript运行环境的内部,没
有任何方式来确切地告诉用户“对象什么时候会释放”。这依赖于JavaScript
的内存回收机制。——这种策略与.NET中的回收机制是类同的。

在前面的Excel操作示例代码中,对象的所有者,也就是"EXCEL.EXE"这个进程
只能在“ActiveX Object实例的释放”之后才会发生。而文件的锁,以及操作
系统的权限凭证是与进程相关的。因此如果对象仅是“失效”而不是“释放”,
那么其它进程处理文件和引用操作系统的权限凭据时就会出问题。

——有些人说这是JavaScript或者COM机制的BUG。其实不是,这是OS、IE
和JavaScript之间的一种复杂关系所导致的,而非独立的问题。

Microsoft公开了解决这种问题的策略:主动调用内存回收过程。

在(微软的)JScript中提供了一个CollectGarbage()过程(通常简称GC过程),
GC过程用于清理当前IE中的“失效的对象失例”,也就是调用对象的析构过程。

在上例中调用GC过程的代码是:
//---------------------------------------------------------
// 处理ActiveX Object时,GC过程的标准调用方式
//---------------------------------------------------------
function writeXLS() {
   //(略...)

   excel.Quit();
   excel = null;
   setTimeout(CollectGarbage, 1);
}

第一行代码调用excel.Quit()方法来使得excel进程中止并退出,这时由于JavaScript
环境执有excel对象实例,因此excel进程并不实际中止。

第二行代码使excel为null,以清除对象引用,从而使对象“失效”。然而由于
对象仍旧在函数上下文环境中,因此如果直接调用GC过程,对象仍然不会被清理。

第三行代码使用setTimeout()来调用CollectGarbage函数,时间间隔设为'1',只
是使得GC过程发生在writeXLS()函数执行完之后。这样excel对象就满足了“能被
GC清理”的两个条件:没有引用和离开上下文环境。

GC过程的使用,在使用了ActiveX Object的JS环境中很有效。一些潜在的ActiveX
Object包括XML、VML、OWC(Office Web Componet)、flash,甚至包括在JS中的VBArray。
从这一点来看,ajax架构由于采用了XMLHTTP,并且同时要满足“不切换页面”的
特性,因此在适当的时候主动调用GC过程,会得到更好的效率用UI体验。

事实上,即使使用GC过程,前面提到的excel问题仍然不会被完全解决。因为IE还
缓存了权限凭据。使页的权限凭据被更新的唯一方法,只能是“切换到新的页面”,
因此事实上在前面提到的那个SPS项目中,我采用的方法并不是GC,而是下面这一
段代码:
//---------------------------------------------------------
// 处理ActiveX Object时采用的页面切换代码
//---------------------------------------------------------
function writeXLS() {
   //(略...)

   excel.Quit();
   excel = null;

   // 下面代码用于解决IE call Excel的一个BUG, MSDN中提供的方法:
   //    setTimeout(CollectGarbage, 1);
   // 由于不能清除(或同步)网页的受信任状态, 所以将导致SaveAs()等方法在
   // 下次调用时无效.
   location.reload();
}

最后之最后,关于GC的一个补充说明:在IE窗体被最小化时,IE将会主动调用一次
CollectGarbage()函数。这使得IE窗口在最小化之后,内存占用会有明显改善。

八、JavaScript面向对象的支持
~~~~~~~~~~~~~~~~~~
(续)

4. 实例和实例引用
--------
在.NET Framework对CTS(Common Type System)约定“一切都是对象”,并分为“值类型”和“引用类型”两种。其中“值类型”的对象在转换成“引用类型”数据的过程中,需要进行一个“装箱”和“拆箱”的过程。

在JavaScript也有同样的问题。我们看到的typeof关键字,返回以下六种数据类型:
"number"、"string"、"boolean"、"object"、"function" 和 "undefined"。

我们也发现JavaScript的对象系统中,有String、Number、Function、Boolean这四种对象构造器。那么,我们的问题是:如果有一个数字A,typeof(A)的结果,到底会是'number'呢,还是一个构造器指向function Number()的对象呢?

//---------------------------------------------------------
// 关于JavaScript的类型的测试代码
//---------------------------------------------------------
function getTypeInfo(V) {
   return (typeof V == 'object' ?   'Object, construct by '+V.constructor
    : 'Value, type of '+typeof V);
}

var A1 = 100;
var A2 = new Number(100);

document.writeln('A1 is ', getTypeInfo(A1), '<BR>');
document.writeln('A2 is ', getTypeInfo(A2), '<BR>');
document.writeln([A1.constructor === A2.constructor, A2.constructor === Number]);

测试代码的执行结果如下:
-----------
A1 is Value, type of number
A2 is Object, construct by function Number() { [native code] }
true,true
-----------

我们注意到,A1和A2的构造器都指向Number。这意味着通过constructor属性来识别对象,(有时)比typeof更加有效。因为“值类型数据”A1作为一个对象来看待时,与A2有完全相同的特性。

——除了与实例引用有关的问题。

参考JScript手册,我们对其它基础类型和构造器做相同考察,可以发现:
   - 基础类型中的undefined、number、boolean和string,是“值类型”变量
   - 基础类型中的array、function和object,是“引用类型”变量
   - 使用new()方法构造出对象,是“引用类型”变量

下面的代码说明“值类型”与“引用类型”之间的区别:
//---------------------------------------------------------
// 关于JavaScript类型系统中的值/引用问题
//---------------------------------------------------------
var str1 = 'abcdefgh', str2 = 'abcdefgh';
var obj1 = new String('abcdefgh'), obj2 = new String('abcdefgh');

document.writeln([str1==str2, str1===str2], '<br>');
document.writeln([obj1==obj2, obj1===obj2]);

测试代码的执行结果如下:
-----------
true, true
false, false
-----------

我们看到,无论是等值运算(==),还是全等运算(===),对“对象”和“值”的理解都是不一样的。

更进一步的理解这种现象,我们知道:
   - 运算结果为值类型,或变量为值类型时,等值(或全等)比较可以得到预想结果
   - (即使包含相同的数据,)不同的对象实例之间是不等值(或全等)的
   - 同一个对象的不同引用之间,是等值(==)且全等(===)的

但对于String类型,有一点补充:根据JScript的描述,两个字符串比较时,只要有一个是值类型,则按值比较。这意味着在上面的例子中,代码“str1==obj1”会得到结果true。而全等(===)运算需要检测变量类型的一致性,因此“str1===obj1”的结果返回false。

JavaScript中的函数参数总是传入值参,引用类型(的实例)是作为指针值传入的。因此函数可以随意重写入口变量,而不用担心外部变量被修改。但是,需要留意传入的引用类型的变量,因为对它方法调用和属性读写可能会影响到实例本身。——但,也可以通过引用类型的参数来传出数据。

最后补充说明一下,值类型比较会逐字节检测对象实例中的数据,效率低但准确性高;而引用类型只检测实例指针和数据类型,因此效率高而准确性低。如果你需要检测两个引用类型是否真的包含相同的数据,可能你需要尝试把它转换成“字符串值”再来比较。

6. 函数的上下文环境
--------
只要写过代码,你应该知道变量是有“全局变量”和“局部变量”之分的。绝大多数的
JavaScript程序员也知道下面这些概念:
//---------------------------------------------------------
// JavaScript中的全局变量与局部变量
//---------------------------------------------------------
var v1 = '全局变量-1';
v2 = '全局变量-2';

function foo() {
   v3 = '全局变量-3';

   var v4 = '只有在函数内部并使用var定义的,才是局部变量';
}

按照通常对语言的理解来说,不同的代码调用函数,都会拥有一套独立的局部变量。
因此下面这段代码很容易理解:
//---------------------------------------------------------
// JavaScript的局部变量
//---------------------------------------------------------
function MyObject() {
   var o = new Object;

   this.getValue = function() {
     return o;
   }
}

var obj1 = new MyObject();
var obj2 = new MyObject();
document.writeln(obj1.getValue() == obj2.getValue());

结果显示false,表明不同(实例的方法)调用返回的局部变量“obj1/obj2”是不相同。

变量的局部、全局特性与OOP的封装性中的“私有(private)”、“公开(public)”具有类同性。因此绝大多数资料总是以下面的方式来说明JavaScript的面向对象系统中的“封装权限级别”问题:
//---------------------------------------------------------
// JavaScript中OOP封装性
//---------------------------------------------------------
function MyObject() {
   // 1. 私有成员和方法
   var private_prop = 0;
   var private_method_1 = function() {
     // ...
     return 1
   }
   function private_method_2() {
     // ...
     return 1
   }

   // 2. 特权方法
   this.privileged_method = function () {
     private_prop++;
     return private_prop + private_method_1() + private_method_2();
   }

   // 3. 公开成员和方法
   this.public_prop_1 = '';
   this.public_method_1 = function () {
     // ...
   }
}

// 4. 公开成员和方法(2)
MyObject.prototype.public_prop_1 = '';
MyObject.prototype.public_method_1 = function () {
   // ...
}

var obj1 = new MyObject();
var obj2 = new MyObject();

document.writeln(obj1.privileged_method(), '<br>');
document.writeln(obj2.privileged_method());

在这里,“私有(private)”表明只有在(构造)函数内部可访问,而“特权(privileged)”是特指一种存取“私有域”的“公开(public)”方法。“公开(public)”表明在(构造)函数外可以调用和存取。

除了上述的封装权限之外,一些文档还介绍了其它两种相关的概念:
   - 原型属性:Classname.prototype.propertyName = someValue
   - (类)静态属性:Classname.propertyName = someValue

然而,从面向对象的角度上来讲,上面这些概念都很难自圆其说:JavaScript究竟是为何、以及如何划分出这些封装权限和概念来的呢?

——因为我们必须注意到下面这个例子所带来的问题:
//---------------------------------------------------------
// JavaScript中的局部变量
//---------------------------------------------------------
function MyFoo() {
   var i;

   MyFoo.setValue = function (v) {
      i = v;
   }
   MyFoo.getValue = function () {
      return i;
   }
}
MyFoo();

var obj1 = new Object();
var obj2 = new Object();

// 测试一
MyFoo.setValue.call(obj1, 'obj1');
document.writeln(MyFoo.getValue.call(obj1), '<BR>');

// 测试二
MyFoo.setValue.call(obj2, 'obj2');
document.writeln(MyFoo.getValue.call(obj2));
document.writeln(MyFoo.getValue.call(obj1));
document.writeln(MyFoo.getValue());

在这个测试代码中,obj1/obj2都是Object()实例。我们使用function.call()的方式来调用setValue/getValue,使得在MyFoo()调用的过程中替换this为obj1/obj2实例。

然而我们发现“测试二”完成之后,obj2、obj1以及function MyFoo()所持有的局部变量都返回了“obj2”。——这表明三个函数使用了同一个局部变量。

由此可见,JavaScript在处理局部变量时,对“普通函数”与“构造器”是分别对待的。这种处理策略在一些JavaScript相关的资料中被解释作“面向对象中的私有域”问题。而事实上,我更愿意从源代码一级来告诉你真相:这是对象的上下文环境的问题。——只不过从表面看去,“上下文环境”的问题被转嫁到对象的封装性问题上了。

(在阅读下面的文字之前,)先做一个概念性的说明:
   - 在普通函数中,上下文环境被window对象所持有
- 在“构造器和对象方法”中,上下文环境被对象实例所持有

在JavaScript的实现代码中,每次创建一个对象,解释器将为对象创建一个上下文环境链,用于存放对象在进入“构造器和对象方法”时对function()内部数据的一个备份。JavaScript保证这个对象在以后再进入“构造器和对象方法”内部时,总是持有该上下文环境,和一个与之相关的this对象。由于对象可能有多个方法,且每个方法可能又存在多层嵌套函数,因此这事实上构成了一个上下文环境的树型链表结构。而在构造器和对象方法之外,JavaScript不提供任何访问(该构造器和对象方法的)上下文环境的方法。

简而言之:
   - 上下文环境与对象实例调用“构造器和对象方法”时相关,而与(普通)函数无关
   - 上下文环境记录一个对象在“构造函数和对象方法”内部的私有数据
   - 上下文环境采用链式结构,以记录多层的嵌套函数中的上下文

由于上下文环境只与构造函数及其内部的嵌套函数有关,重新阅读前面的代码:
//---------------------------------------------------------
// JavaScript中的局部变量
//---------------------------------------------------------
function MyFoo() {
   var i;

   MyFoo.setValue = function (v) {
      i = v;
   }
   MyFoo.getValue = function () {
      return i;
   }
}
MyFoo();

var obj1 = new Object();
MyFoo.setValue.call(obj1, 'obj1');

我们发现setValue()的确可以访问到位于MyFoo()函数内部的“局部变量i”,但是由于setValue()方法的执有者是MyFoo对象(记住函数也是对象),因此MyFoo对象拥有MyFoo()函数的唯一一份“上下文环境”。

接下来MyFoo.setValue.call()调用虽然为setValue()传入了新的this对象,但实际上拥有“上下文环境”的仍旧是MyFoo对象。因此我们看到无论创建多少个obj1/obj2,最终操作的都是同一个私有变量i。

全局函数/变量的“上下文环境”持有者为window,因此下面的代码说明了“为什么全局变量能被任意的对象和函数访问”:
//---------------------------------------------------------
// 全局函数的上下文
//---------------------------------------------------------
/*
function Window() {
*/
   var global_i = 0;
   var global_j = 1;

   function foo_0() {
   }

   function foo_1() {
   }
/*
}

window = new Window();
*/

因此我们可以看到foo_0()与foo_1()能同时访问global_i和global_j。接下来的推论是,上下文环境决定了变量的“全局”与“私有”。而不是反过来通过变量的私有与全局来讨论上下文环境问题。

更进一步的推论是:JavaScript中的全局变量与函数,本质上是window对象的私有变量与方法。而这个上下文环境块,位于所有(window对象内部的)对象实例的上下文环境链表的顶端,因此都可能访问到。

用“上下文环境”的理论,你可以顺利地解释在本小节中,有关变量的“全局/局部”作用域的问题,以及有关对象方法的封装权限问题。事实上,在实现JavaScript的C源代码中,这个“上下文环境”被叫做“JSContext”,并作为函数/方法的第一个参数传入。——如果你有兴趣,你可以从源代码中证实本小节所述的理论。

另外,《JavaScript权威指南》这本书中第4.7节也讲述了这个问题,但被叫做“变量的作用域”。然而重要的是,这本书把问题讲反了。——作者试图用“全局、局部的作用域”,来解释产生这种现象的“上下文环境”的问题。因此这个小节显得凌乱而且难以自圆其说。

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