Klase u JavaScript-u

Uvod

Klase u javascript-u

Klase u JavaScript-u su samo drugačiji način predstavljanja konstruktorske funkcije i metoda iz “prototype objekata”, ali bez suštinske promene samog mehanizama nasledjivanja. Pozadina nasledjivanje klasa je poznati mehanizam “delegiranje metoda” kroz “prototype lanac nasledjivanja”.
U JavaScript-u rezervisana reč “class” samo ukazuje na to da je upitanju specijalna vrsta funkcije, koja za razliku od obične funkcije ne može da se pozove (invoke), nego se jedino može koristiti uz rezervisanu reč “new”.
Ova funkcionalnost je ubačena u jezik sa ES2015 standardom, sa namerom da poboljša čitljivost i olakša pisanje objektno orjentisanih programa. Pri definisanju izgleda sinktakse dizajneri standarda su se vodili idejom da naprave takvu sinktaksu koja će ličiti na sinktaksu većine “klasnih” jezika”, i tako pomoći programerima koji već programiraju u nekom “klasnom” jeziku” da lakše usvoje JavaScript sinktaksu.
Ako u narednim primerima uporedimo delove koda pisane različitim sintaksama, možemo uočiti da je bolja čitljivost klasne sintakse u odnosu na ES5 sintaksu:

Primer: ES5 sintaksa

Primer: Klasna sintaksa

Izgled klase je veoma sličan sintaksi kreiranja objekta prema ES5 standardu, mada je čitljiviji zbog manje redova i izbačenih nepotrebnih delova:

NAPOMENA:
Za razliku od drugih “klasnih jezika”, kreiranje objekata u Javascript-u (čak i kada se koriste klase) nije statičko tj. nije nepromenjivo nakon deklarisanja objekta. U JavaScript-u objekat nakon instanciranja ostaje “vezan” za klasu, svojim “prototype objektom” preko lanca nasledjivanja. Stoga, ukoliko naknadno dodamo ili promenimo neku metodu u samoj klasi, tu promenu će osetiti svaki objekat instanciran na osnovu te klase.

Osnovne karakteristike

Kreiranja klasa

Pošto su klase ipak samo funkcije, kao i kod svih funkcija postoje dva načina za njihovo kreiranje:

  1. Function declarations

    Ovo je najčešći način pisanja klasa:

    Osnovna razlika izmedju deklaracije funkcije i deklaracije klase je ta što se klase ne “hoist-uju” pri kompajliranju na početak programskog koda kao funkcije. Tako da treba obratiti pažnju da se klasa definiše pre nego što se korisiti “new” za kreiranje novog objekta.

  2. Function expressions

    Ovaj pristup se redje koristi, ali potpuno legalan način za kreiranje klasa:

    Kao i kod obične “function expressions” ni ovde nema hoist-ovanja.

NAPOMENA:
Telo klase se izvršava u “strict mode”.

Metode

Obične metode

Metode definišemo kao funkcije, ali bez ključne reči function. Mada treba napomenuti da metode unutar klase imaju “enumerable” svojstvo setovano na false, što znači da u startu nisu dostupna “for..in” petlji.

Constructor metoda

Constructor je specijalna metoda koja kreira i inicijalizuje objekat. Ova metoda je pandan konstruktorskoj funkciji iz ES5, u njoj se definiše sve što je potrebno da se inicijalizuje novi objekat, uz napomenu da može postojati samo jedna “constructor” metoda unutar jedne klase.

Statičke metode

Statičke metode su metode koji ne pripadaju instanciranom objektu, već samoj klasi, stoga im se ne može pristupiti iz instanciranog objekta. Jedini pristup ovim metodama je preko same klase. Ovakve metode se definišu korišćenjem rezervisane reči “static” ispred naziva metode.

Get i Set metode

U mnogim programskim jezicima se pristup privatnim svojstvima ostvaruje uz korišćenje specijalnih metoda tzv. “get-era” i “set-era”. Tako je i kod JavaScript-a, kod koga se ovakve metode u okviru klase označavaju dodavanjem rezervisane reči “get/set” ispred samog naziva metode.

Primer

NAPOMENA:
Get/Set metode se definišu u okviru klase kao metode, ali im se pristupa na isti način kao da su svojstva objekta (properties).
a) Ovakvoj metodi se unutar neke druge metode pristupa kao da je obično svojstvo objekta:

b) “Get” metoda se u novo generisanom objektu takodje poziva kao svojstvo objekta:

c) Čak se i “set” metodi pristupa kao dodeljivanje vrednosti običnom svojstvu objekta:

Nasledjivanje klasa

Sintaksa

Za nasledjivanje klasa je potrebno da se u samoj deklaraciji klase koristi ključna reč extends i naziv objekta koji se nasledjuje. Deklaracija u narednom primeru Naslednik extends Roditelj nam “govori” da se objekat Naslednik.prototype povezao za Roditelj.prototype objekatom.

Pri kreiranju nove klase koja nasledjuje neku drugu klasu imamo obavezu da pri definisanju konstruktorske funkcije moramo unutar nje pozvati konstruktorsku funkciju roditeljske klase. Rezervisanja reč super ukazuje na roditeljsku konstruktorsku funkciju, a za pozivanje konstruktora bazične klase koristi metoda “super()”. Ovaj poziv konstruktora bazične klase mora biti izvršen na samom početku konstruktorske funkcije! (jer on definiše ključnu reč “this”. )
Ukoliko ipak ne pozovemo metodu “super()” u okviru naše konstruktorske funkcije, JavaScript engine će izbaciti error: “Must call super constructor in derived class before accessing ‘this’ or returning from derived constructor”. Error će se javiti čak i ako ne koristimo “this” u našem konstruktoru, kao u narednom primeru:

Znači, ukoliko u novoj klasi imamo konstruktor metodu (čak i da je prazna) “moramo da pozovemo super() metodu”!

OBJAŠNJENJE:
Pozivanjem metode super() izvršavamo ceo kod iz bazične konstruktorske funkcije i definišemo da this ukazuje na novo-generisane objekte.

Šta se dešava ukoliko nova klasa nema definisanu constructor() metodu?

U ovome slučaju JavaScript pravi svoju internu (skrivenu) konstruktorsku funkciju umesto nas, a koja izgleda ovako:

Pristup svojstvu bazične klase

Svojstvu iz bazične klase pristupamo standardno sa “this.svojstvo”:

Pristup metodi bazične klase

Rezervisana reč super predstavlja “roditeljski” konstruktor, stoga kada nam je potreban pristup metodi iz bazične klase, pristupamo mu sa “super.nazivmetode”:


Prototipsko nasledjivanje

Uvod

Prototipsko nasledjivanje (eng. prototypal inheritance) je vrsta nasledjivanja gde objekat nasledjuje svojstva direktno od drugog objekta (ne od nekogo šablona tj. klase). Postoje dva osnovna mehanizma koji omogućavaju prototipsko nasledjivanje:

  1. Prototipsko delegiranje
    Ovaj proces se zasniva se na principu da se svojstva i metode nasledjuju kroz “lanac povezanih prototype objekata” (eng. “prototype chain”).
  2. Concatenative inheritance
    Ovaj proces nasleđivanja svojstava se zasniva na direktnom kopiranju svojstva izvornog objekata. Ovaj mehanizam je prihvaćen i sa standardom ES2015, gde je predstavljen sa “Object.assign()” metodom.

NAPOMENA:
Uokviru standarda ES2015 je predstavljena syntax-a za kreiranje objekata preko klasa, medjutim to je samo estetska promena jer se u pozadini sav posao oko nasledivanja izvršava prema prethodno pomenutom mehanizmu “prototipsko delegiranje”.

Prototipsko delegiranje

Definicija

funkcija objekt

Prototipsko delegiranje je najvažniji mehanizam nasledjivanja objekta u JavaScript-u. Zasniva se na principu da se svojstva i metode nasledjuju kroz “lanac povezanih prototype objekata” (eng. “prototype chain”).
Funkcija Object() je “majka” svih objekata, koja kroz svoj “Object.prototype” objekat prosledjuje svim novo-generisanim objektima neka osnovna svojstva i metode. Više o ovome svojstvu konstruktorke funkcije Object() pročitajte u članku Object() & Object.prototype
Svaki novi objekat ima takodje svoj “prototype” objekat koji je u prvi mah prazan, ali je povezan preko “lanca nasledjivanja” sa roditeljskim objektom, njegovim roditeljskim objektom i tako sve do Object.Prototype objekta. Lanac nasledjivanja je ustvari skup povezanih prototype objekata koji se završava zaključno sa Object.prototype.
Da bi neki objekat mogao da prosledi svom nasledniku metodu, potrebno je da definiše metodu u njegovom prototype objektu, jer je tako pravi dostupnom ostalim objektima koji će da nastanu na osnovu njega.

OBJAŠNJENJE:
Kada JavaScript engine traži neku metodu prvo proverava da li smo je definisali u okviru sopstvenog prototype objekata. Ukoliko ga ne nadje tu, onda ga traži u prototype objektu roditelja. Ali ukoliko ga i tamo ne nadje tražiće dalje duž lanca medjusobno povezanih prototype objekata sve dok ne dodje do poslednjeg u lancu “Objec.prototype”. Ako ga ne nadje ni u njemu izbacuje error.

Zbog čega koristiti prototipsko delegiranje?

Razlog za korišćenje prototipsko delegiranja kao glavnog načina nasledjivanja je dobra optimizacija resursa, a to se najbolje objašnjava kroz poredjenje sa ne-optimizovnim mehanizmom. Prvo ćemo generisati objekte samo na osnovu konstruktorske f-je, koristeći rezervisanu reč new. Tako generisani objekti u sebi dobijaju kopiju svojstava i metoda koji se nalaze u konstruktorskoj funkciji u trenutku generisanja.

Novo generisani objekat (mojAuto) je dobio kopiju svih svojstava. Stoga treba obratiti pažnju na činjenicu da ukoliko nakon generisanja objekta promenimo neko svojstvo u konstruktorskoj funkciji ono neće imati uticaja na instancirani objekat, jer oni nisu povezani:

Loša strana ovoga pristupa izlazi na videlo kada se na osnovu ovakve konstruktorske funkcije instancira veliki broj novih objekata. Razlog za to je činjenica da se pri instanciranju novih objekata u svakom objektu instanciraju i metode, stoga ovakav pristup nepotrebno troši resurse za instanciranje iste metode u svakom objektu.
Za dobijanja optimizovanijeg koda se preporučuje mehanizam “konstruktorska funkcija + prototipsko nasledjivanje”. Kod ovog mehanizma se metode koje su potrebne svim novim objektima definišu u “prototip objektu“. Takve metode smeštene u prototip objekat se instanciraju samo jednom u okviru tog roditeljskog objekta, dok se ostalim objektima (generisanim na osnovu roditeljskog) delegiraju duž lanca nasledjivanja. Svojstva su specifična za svaki objekat stoga njih definišemo u konstruktorskoj funkciji, jer tako svaki novi objekat dobija svoju kopiju sa specifičnim vrednostima.

Nakon generisanja novog objekta (“mojAuto”), njemu je dostupna metoda prikaziPoruku(), koja je instancirana jedino u roditeljskom prototype objektu.

NAPOMENA:
Nasledjivanje putem prototype objekata je “živa stvar”! Ukoliko se naknadno promeni svojstvo u prototype objektu, uticaće na sve generisane objekte koji nasledjuju to svojstvo duž lanca nasledjivanja.

Prototipsko nasledjivanje kroz primer

Princip rada nasledjivanja objekata delegiranjem svojstava ćemo najbolje objasniti kroz primere.

Osnovni objekat:

Krenućemo od jednostavne konstruktorske funkcije Pocetna() i njenog prototype objekta, pa ćemo generisati nove objekte koristeći ključnu reč new():

Konstruktorksa funkcija i njen prototype objekat u JavaScript-u su nešto najbliže što možemo “prići” pojmu klase iz drugih programskih jezika. Novo generisani objekat je pri samom činu stvaranja objekta kopirao sva svojstava iz konstruktorske funkcije (Pocetni()), i povezao svoj prototip objekat sa roditeljskim. Treba naglasiti da naš novi objekat (“pocetni1”), kao i svaki objekat generisan sa ključnom reči “new”, nema svoju konstruktorsku funkciju (nema “Pocetni1()” f-ju), pa njegovo svojstvo .constructor ukazuje na konstruktorsku funkciju Pocetni().

prototype dijagram 1

Ekstendovani objekat:

U narednom delu je opisan postupak kreiranja novog objekta koji ekstenduje funkciju Pocetni():

a) Kreiranje nove konstruktorske funkcije i povezivanje sa svojstvima Pocetni()

Kreiranje modifikovanog “šablon objekta” počinje sa definisanjem nove konstruktorske funkcije:

Da bi nasledili svojstava iz druge konstruktorske funkcije, koristimo metodu call(). Metoda call() omogućava da redefinišemo značenje ključne reči “this”. Nama je potrebno da “this” napisan u konstruktorskoj funkciji “Pocetni()”, ukazuje na novo kreirane objekte nastale korišćenjem funkcije ModifikovaniPocetni(). Stoga za prvi parametar metode (zadužen za redefinisanje “this”) napišemo “this”, jer time definišemo da značenje reči “this” ukazuje na “this” (a to je po korišćenju ključne reči new ustvari novo generisani objekat). Kroz ostale parametre metode call() prosledjujemo dva parametra neophodna za svojstvoPrvo i svojstvoDrugo.

b) Povezivanje prototype objekata sa lancom nasledjivanja

U zavisnosti na koji način želimo da dodelimo metode našem “ModifikovaniPocetni.prototype” objektu, povezivanje prototype objekta se može izvršiti sa:

  1. new()

    Pošto je svaki novo generisani objekat “zakačen” za lanac nasledjivanja, dodeljivanjem novo generisanog objekta našem prototype objektu omogućavamo našem prototype objekatu pristup “lanacu nasledjivanja”.

    Medjutim ovaj način nije preporučen jer njegovim korišćenjem nepotrebno ubacujemo i svojstva iz konstruktorske funkcije (svojstvoPrvo, svojstvoDrugo) u lanac nasledjivanja.

  2. Object.create()

    Ovaj pristup je preporučen, jer pored kreiranja novog objekta, “Object.create()” metoda takodje direktno povezuje dva prototype objekta (prototype objekat novo kreiranog objekta i roditeljski prototip). Ovim povezivanjem za roditeljski prototip, naš novi objekat se “zakačio” za ceo lanac nasledjivanja, pa su mu dostupne sve metode iz njega.

    Medjutim pošto pri ovakvom povezivanju prototype objekata nije korišćena naša konstruktorska funkcija “ModifikovaniPocetni()”, JavaScript engine je ne prepoznaje, pa će potražiti “dublje” duž lanca nasledjivanja, gde je i nalazi kao funkciju “Pocetna()”. Tako da metoda .constructor našeg novog objekta trenutno ukazuje na pogrešan objekat “Pocetni()”. Ovo nije dobro, pa je stoga potrebno da to i promenimo:

c) Dodavanje novih funkcionalnosti

Nakon ekstendovanja našeg novog objekta svojstvima i metodama “roditeljskog” objekta, možemo naš novi objekat “obogatiti” sa novim funkcionalnostima:

Čak možemo da menjamo ekstendovanu metodu, tako što definišemo u našem objektu metodu sa istim imenom koja će da “zakloni” (eng. shadowing) nasledjenu metodu.

Pa tako svi kreirani objekti na osnovu ovog modifikovanog imaju sledeće funkcionalnosti:

prototype dijagram 2

Objedinjeni kod iz primera: