برنامه نویسی شیء گرا

در این بخش میخواهیم به بررسی یکسری از ویژگی‌ها و نکات ریز برنامه نویسی شیء گرا در جاوا اسکریپت بپردازیم که یک برنامه نویس حرفه‌ای جاوا اسکریپت حتما باید بر آن‌ها واقف باشد تا بتواند کتابخانه‌ها و Framework ‌های موثرتر و بهینه‌تری را ایجاد کند. لازم به ذکر است که در این مجموعه مقالات، پیاده‌سازی اشیاء و شیوه‌ی کد نویسی، بر اساس استاندارد ECMAScript 5 یا ES5 انجام خواهد شد. بنابراین از قابلیتهای جدیدی که در ES6 اضافه شده‌است، صحبت نخواهیم کرد. پس از پایان این مجموعه مقالات و پس از آگاهی کامل از قابلیتهای جاوا اسکریپت، در مجموعه مقالاتی به بررسی قابلیتهای جدید ES6 خواهیم پرداخت که مرتبط به مقالات جاری است.

همانطور که قبلا اشاره شد، در زبان‌های برنامه نویسی شیء گرا، مفهومی به نام کلاس وجود دارد که ساختاری را جهت ایجاد اشیاء معرفی می‌کند و میتوانیم اشیاء مختلفی را از این کلاس‌ها ایجاد نماییم. اما در جاوا اسکریپت مفهوم کلاس وجود ندارد و فقط می‌توانیم از اشیاء استفاده کنیم که نسبت به زبان‌های مبتنی بر کلاس متفاوت می‌باشد.

بر اساس تعریفی که از اشیاء در استاندارد ECMAScript صورت گرفته است، هرشیء، شامل مجموعه‌ای از ویژگی‌هاست، که هر یک از آنها می‌تواند حاوی یک مقدار پایه، شیء و یا تابع باشد. به عبارت دیگر هر شیء شامل آرایه‌ای از مقادیر است. هر ویژگی ( Property ) یا تابع (که در برنامه نویسی شیء گرا متد نیز نامیده می‌شود) توسط نام خود شناسایی می‌شوند که به یک مقدار داده‌ای نگاشت یا Map شده‌اند. به همین دلیل میتوان هر شیء را به عنوان یک Hash Table تصور کرد که داده‌ها را به صورت یک زوج کلید مقدار یا key-value pairs نگهداری می‌نماید. در اینصورت نام ویژگی‌ها و متدها به عنوان key و مقدار آنها به عنوان value در نظر گرفته می‌شوند.

مفهوم شیء

همانطور که قبلا اشاره شد، جهت تعریف اشیاء می‌توان از دو روش استفاده نمود. در روش اول، ایجاد شیء با استفاده از شیء Object و در روش دوم، با استفاده از Object Literal Notation انجام خواهد شد. روش دوم جدیدتر و بین برنامه نویسان جاوا اسکریپت محبوب‌تر است. مثال دیگری را جهت یادآوری در این مورد ذکر می‌کنم:

var person = new Object();
person.firstName = "Meysam";
person.birth = new Date(1982, 11, 8);
person.getAge = function () {
    var now = new Date();
    return now.getFullYear() - this.birth.getFullYear();
}

alert(person.firstName + ": " + person.getAge());    // Meysam: 34

var person = {
    firstName: "Meysam",
    birth: new Date(1982, 11, 8),
    getAge: function () {
        var now = new Date();
        return now.getFullYear() - this.birth.getFullYear();
    }
};

alert(person.firstName + ": " + person.getAge());    // Meysam: 34

انواع Property ها

در ECMAScript 5 ، صفاتی برای Property ‌ها معرفی شده است که از طریق Attribute ‌های داخلی به Property ‌ها اختصاص می‌یابد. این Attribute ‌ها توسط موتور جاوا اسکریپت بر روی Property ‌ها پیاده سازی می‌شوند و به صورت مستقیم قابل دسترسی نمی‌باشند. در طی فرآیند آموزش این مطالب، Attribute ‌های داخلی را در [[]] قرار می‌دهیم، مثل [[Enumarable]] ، تا از سایر دستورات تفکیک شوند. به صورت کلی دو نوع ویژگی داریم که شامل Data Properties و Accessor Properties می‌باشند که به شرح آنها می‌پردازیم.

Data Properties

Data Property ‌ها، 4 صفت یا Attribute را توصیف می‌کنند که عبارتند از:

[[Configurable]]

مشخص می‌کند یک Property اجازه حذف، تعریف مجدد و یا تغییر نوع را دارد یا خیر. بصورت پیش فرض، زمانی که یک شیء بصورت مستقیم ساخته می‌شود، مقدار این ویژگی True می‌باشد.

[[Enumarable]]

مشخص می‌کند که آیا امکان پیمایش یک Property توسط حلقه for-in وجود دارد یا خیر. بصورت پیش فرض، زمانیکه یک شیء بصورت مستقیم ساخته می‌شود، مقدار این ویژگی True می‌باشد.

[[Writable]]

مشخص می‌کند که آیا مقدار یک Property قابل تغییر می‌باشد یا خیر. بصورت پیش فرض، زمانیکه یک شیء بصورت مستقیم ساخته می‌شود، مقدار این ویژگی True می‌باشد.

[[Value]]

شامل مقدار واقعی یک Property و محل مقداردهی یا برگرداندن مقدار Property ‌ها می‌باشد. مقدار پیش فرض آن نیز undefined می‌باشد.

زمانیکه یک Property به صورت عادی به یک شیء اضافه می‌شود، مانند مثال‌های قبلی، سه Attribute اول به true تنظیم می‌شوند و [[Value]]  با مقدار اولیه Property تنظیم میگردد. در این حالت آن Property ، قابل بروزرسانی و پیمایش می‌باشد. جهت تغییر ساختار یک Property و تنظیم Attribute ‌های آن، باید آن Property را با استفاده از متد defineProperty() تعریف نماییم . شکل کلی تعریف Property با استفاده از این متد به صورت زیر می‌باشد:

Object.defineProperty(obj, prop, descriptor)

var person = {};
Object.defineProperty(person, "name", {
    writable: false,
    value:"Meysam"
});

alert(person.name);   // Meysam
person.name = "Arash";
alert(person.name);   // Meysam

var person = {};
Object.defineProperty(person, "name", {
    configurable: false,
    value: "Meysam"
});

alert(person.name);  // Meysam
delete person.name;
alert(person.name);  // Meysam

لازم به ذکر است که می‌توانید متد defineProperty() را چندین بار برای یک Property فراخوانی نموده و در هر مرحله صفات متفاوتی را تنظیم و یا صفات قبلی را تغییر دهید.

علاوه بر متد فوق، متد دیگری به نام defineProperties() وجود دارد که می‌توان چند Property را بصورت همزمان تعریف و صفات آن را تنظیم نمود. شکل کلی این متد به صورت زیر است:

Object.defineProperties(obj, props)

آرگومان props یک شیء می‌باشد که ویژگی‌های آن، نام همان Property هایی هستند که باید به obj اضافه شوند. همچنین هر ویژگی خود یک شیء می‌باشد که میتوان صفات آن ویژگی را تنظیم نمود. به مثال زیر توجه کنید:

var person = {};
Object.defineProperties(person, {
    "name": {
        configurable: false,
        value: "Meysam"
    },
    "age": {
        writable:false,
        value:34
    }
});

Accessor Properties

این صفات شامل توابع getter و setter می‌باشند که یک یا هر دوی آنها می‌توانند برای یک Property تنظیم شوند. زمانی که مقداری را از یک Property می‌خوانید، تابع getter فراخوانی می‌شود و مقدار Property مربوطه را بر میگرداند. این تابع می‌تواند قبل از برگرداندن مقدار، پردازش هایی را بر روی آن Property انجام داده و یک نتیجه‌ی معتبر را برگرداند. زمانیکه Property را مقداردهی می‌نمایید، تابع setter فراخوانی میشود و Property را با مقدار جدید تنظیم می‌نماید. این تابع می‌تواند قبل از مقداردهی به Property ، داده‌ی مورد نظر را اعتبارسنجی نماید تا از ورود مقادیر نامعتبر جلوگیری کند. Accessor Properties شامل 2 صفت زیر می‌باشد:

[[Get]]

یک تابع می‌باشد و زمانی فراخوانی می‌گردد که مقدار یک Property را بخوانیم و مقدار پیش فرض آن undefined می‌باشد.

[[Set]]

یک تابع می‌باشد و زمانی فراخوانی می‌گردد که یک Property را مقداردهی نماییم و مقدار پیش فرض آن undefined می‌باشد. این تابع شامل یک آرگومان ورودی است که حاوی مقدار ارسالی به Property است.

مثال زیر یک پیاده سازی ساده از شیء تاریخ شمسی می‌باشد که هنوز از لحاظ طراحی دارای نواقصی هست و در ادامه کارآیی و کد آن را بهبود می‌بخشیم.

var date = {
    _year: 1,
    _month: 1,
    _day: 1,
    isLeap: function () {
        switch (this.year % 33) {
            case 1: case 5: case 9: case 13:
            case 17: case 22: case 26: case 30:
                return true;
            default:
                return false;
        }
    }
};

Object.defineProperties(date, {
    "year": {
        "get": function () { return this._year; },
        "set": function (newValue) {
            if (newValue < 1 || newValue > 9999)
                throw new Error("Year must be between 1 and 9999");
            this._year = newValue;
        }
    },
    "month": {
        "get": function () { return this._month; },
        "set": function (newValue) {
            if (newValue < 1 || newValue > 12)
                throw new Error("Month must be between 1 and 12");
            this._month = newValue;
        }
    },
    "day": {
        "get": function () { return this._day; },
        "set": function (newValue) {
            if (newValue < 1 || newValue > 31)
                throw new Error("Day must be between 1 and 31");
            if (this.month === 12 && !this.isLeap() && newValue > 29)
                throw new Error("Day must be between 1 and 29");
            if (this.month > 6 && newValue > 30)
                throw new Error("Day must be between 1 and 30");
            this._day = newValue;
        }
    }
});

دقت داشته باشید که لازم نیست حتما accessor ‌های getter و setter با هم برای یک Property تنظیم شوند و شما می‌توانید فقط یکی از آنها را برای Property به کار ببرید. اگر فقط تابع getter به یک Property اختصاص یابد، آن Property فقط خواندنی می‌شود و امکان تغییر مقدار آن وجود ندارد. در این صورت هر دستوری که اقدام به تغییر Property نماید، بی‌تاثیر خواهد بود. همچنین اگر فقط تابع setter به یک Property اختصاص یابد، آن Property فقط نوشتنی می‌شود و امکان خواندن مقدار آن وجود ندارد. در این صورت هر دستوری که اقدام به خواندن Property نماید، مقدار undefined برای آن برگردانده می‌شود.

نکته‌ی دیگری که باید به آن توجه کنید این است که اگر یک Property با استفاده از متد defineProperty() تعریف گردد، Attribute هایی که مقداردهی نشده‌اند، مثل [[Configurable]] ، [[Enumarable]] و [[Writable]] با false مقداردهی می‌گردند و [[Value]] ، [[Get]] و [[Set]] مقدار undefined را بر می‌گردانند. در مبحث بعدی، در مورد این نکته مثالی ارائه شده است.

خواندن Attribute ‌های مربوط به یک Property

با استفاده از متد getOwnPropertyDescriptor() می‌توان، Attribute ‌های اختصاص داده شده به Property ‌ها را خواند و از مقدار آنها مطلع شد. این متد شامل 2 آرگومان می‌باشد، که آرگومان اول، شیء ای است که میخواهیم Attribute آن را بخوانیم و آرگومان دوم، نام Attribute می‌باشد. خروجی متد getOwnPropertyDescriptor() یک شیء از نوع PropertyDescriptor می‌باشد که ویژگی‌های آن، همان Attribute هایی هستند که برای یک Property تنظیم شده‌اند. به مثال زیر جهت خواندن Attribute ‌های شیء تاریخ شمسی توجه کنید:

var descriptor = Object.getOwnPropertyDescriptor(date, "_year");
alert(descriptor.value);   // 1
alert(descriptor.configurable); // true
alert(typeof descriptor.get); // undefined

descriptor = Object.getOwnPropertyDescriptor(date, "year");
alert(descriptor.value);   // undefined
alert(descriptor.configurable); // false
alert(typeof descriptor.get); // function