类 - Classes

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类 - Classes

Dart 是一个面向对象编程语言，同时支持基于 mixin 的继承机制。每个对象都是一个类的实例，所有的类都继承于 Object.。基于 Mixin 的继承意味着每个类（Object 除外）都只有一个超类，一个类的代码可以在其他多个类继承中重复使用。

使用 new 关键字和构造函数来创建新的对象。构造函数名字可以为 ClassName 或者 ClassName.identifier。例如：

var jsonData = JSON.decode('{"x":1, "y":2}');

// Create a Point using Point().
var p1 = new Point(2, 2);

// Create a Point using Point.fromJson().
var p2 = new Point.fromJson(jsonData);

对象的成员包括方法和数据 (函数和示例变量)。当你调用一个函数的时候，你是在一个对象上调用：函数需要访问对象的方法和数据。

使用点(.)来引用对象的变量或者方法：

var p = new Point(2, 2);

// Set the value of the instance variable y.
p.y = 3;

// Get the value of y.
assert(p.y == 3);

// Invoke distanceTo() on p.
num distance = p.distanceTo(new Point(4, 4));

使用 ?. 来替代 . 可以避免当左边对象为 null 时候抛出异常：

// If p is non-null, set its y value to 4.
p?.y = 4;

有些类提供了常量构造函数。使用常量构造函数可以创建编译时常量，要使用常量构造函数只需要用 const 替代 new 即可：

var p = const ImmutablePoint(2, 2);

两个一样的编译时常量其实是同一个对象：

var a = const ImmutablePoint(1, 1);
var b = const ImmutablePoint(1, 1);

assert(identical(a, b)); // They are the same instance!

可以使用 Object 的 runtimeType 属性来判断实例的类型，该属性返回一个 Type 对象。

print('The type of a is ${a.runtimeType}');

下面介绍如何实现一个类。

Instance variables

下面是如何定义实例变量的示例：

class Point {
  num x; // Declare instance variable x, initially null.
  num y; // Declare y, initially null.
  num z = 0; // Declare z, initially 0.
}

所有没有初始化的变量值都是 null。

每个实例变量都会自动生成一个 getter 方法（隐含的）。 Non-final 实例变量还会自动生成一个 setter 方法。详情，参考 Getters and setters。

class Point {
  num x;
  num y;
}

main() {
  var point = new Point();
  point.x = 4;          // Use the setter method for x.
  assert(point.x == 4); // Use the getter method for x.
  assert(point.y == null); // Values default to null.
}

如果你在实例变量定义的时候初始化该变量（不是在构造函数或者其他方法中初始化），改值是在实例创建的时候初始化的，也就是在构造函数和初始化参数列表执行之前。

Constructors

定义一个和类名字一样的方法就定义了一个构造函数还可以带有其他可选的标识符，详情参考 Named constructors)（命名构造函数）。常见的构造函数生成一个对象的新实例：

class Point {
  num x;
  num y;

  Point(num x, num y) {
    // There's a better way to do this, stay tuned.
    this.x = x;
    this.y = y;
  }
}

this 关键字指当前的实例。

注意： 只有当名字冲突的时候才使用 this。否则的话， Dart 代码风格样式推荐忽略 this。

由于把构造函数参数赋值给实例变量的场景太常见了， Dart 提供了一个语法糖来简化这个操作：

class Point {
  num x;
  num y;

  // Syntactic sugar for setting x and y
  // before the constructor body runs.
  Point(this.x, this.y);
}

Default constructors（默认构造函数）

如果你没有定义构造函数，则会有个默认构造函数。默认构造函数没有参数，并且会调用超类的没有参数的构造函数。

Constructors aren’t inherited（构造函数不会继承）

子类不会继承超类的构造函数。子类如果没有定义构造函数，则只有一个默认构造函数（没有名字没有参数）。

Named constructors（命名构造函数）

使用命名构造函数可以为一个类实现多个构造函数，或者使用命名构造函数来更清晰的表明你的意图：

class Point {
  num x;
  num y;

  Point(this.x, this.y);

  // Named constructor
  Point.fromJson(Map json) {
    x = json['x'];
    y = json['y'];
  }
}

注意：构造函数不能继承，所以超类的命名构造函数也不会被继承。如果你希望子类也有超类一样的命名构造函数，你必须在子类中自己实现该构造函数。

Invoking a non-default superclass constructor（调用超类构造函数）

默认情况下，子类的构造函数会自动调用超类的无名无参数的默认构造函数。超类的构造函数在子类构造函数体开始执行的位置调用。如果提供了一个 initializer list（初始化参数列表），则初始化参数列表在超类构造函数执行之前执行。下面是构造函数执行顺序：

initializer list（初始化参数列表）
superclass’s no-arg constructor（超类的无名构造函数）
main class’s no-arg constructor（主类的无名构造函数）

如果超类没有无名无参数构造函数，则你需要手工的调用超类的其他构造函数。在构造函数参数后使用冒号 (:) 可以调用超类构造函数。

下面的示例中，Employee 类的构造函数调用了超类 Person 的命名构造函数。点击运行按钮( red-run.png ) 来执行代码。

class Person {
  String firstName;

  Person.fromJson(Map data) {
    print('in Person');
  }
}

class Employee extends Person {
  // Person does not have a default constructor;
  // you must call super.fromJson(data).
  Employee.fromJson(Map data) : super.fromJson(data) {
    print('in Employee');
  }
}

main() {
  var emp = new Employee.fromJson({});

  // Prints:
  // in Person
  // in Employee
  if (emp is Person) {
    // Type check
    emp.firstName = 'Bob';
  }
  (emp as Person).firstName = 'Bob';
}

由于超类构造函数的参数在构造函数执行之前执行，所以参数可以是一个表达式或者一个方法调用：

class Employee extends Person {
  // ...
  Employee() : super.fromJson(findDefaultData());
}

注意： 如果在构造函数的初始化列表中使用 super()，需要把它放到最后。详情参考 Dart 最佳实践。

警告： 调用超类构造函数的参数无法访问 this。例如，参数可以为静态函数但是不能是实例函数。

Initializer list（初始化列表）

在构造函数体执行之前除了可以调用超类构造函数之外，还可以初始化实例参数。使用逗号分隔初始化表达式。

class Point {
  num x;
  num y;

  Point(this.x, this.y);

  // Initializer list sets instance variables before
  // the constructor body runs.
  Point.fromJson(Map jsonMap)
      : x = jsonMap['x'],
        y = jsonMap['y'] {
    print('In Point.fromJson(): ($x, $y)');
  }
}

警告： 初始化表达式等号右边的部分不能访问 this。

初始化列表非常适合用来设置 final 变量的值。下面示例代码中初始化列表设置了三个 final 变量的值。点击运行按钮 ( red-run.png ) 执行代码：

import 'dart:math';

class Point {
  final num x;
  final num y;
  final num distanceFromOrigin;

  Point(x, y)
      : x = x,
        y = y,
        distanceFromOrigin = sqrt(x * x + y * y);
}

main() {
  var p = new Point(2, 3);
  print(p.distanceFromOrigin);
}

Redirecting constructors（重定向构造函数）

有时候一个构造函数会调动类中的其他构造函数。一个重定向构造函数是没有代码的，在构造函数声明后，使用冒号调用其他构造函数。

class Point {
  num x;
  num y;

  // The main constructor for this class.
  Point(this.x, this.y);

  // Delegates to the main constructor.
  Point.alongXAxis(num x) : this(x, 0);
}

Constant constructors（常量构造函数）

如果你的类提供一个状态不变的对象，你可以把这些对象定义为编译时常量。要实现这个功能，需要定义一个 const 构造函数，并且声明所有类的变量为 final。

class ImmutablePoint {
  final num x;
  final num y;
  const ImmutablePoint(this.x, this.y);
  static final ImmutablePoint origin =
      const ImmutablePoint(0, 0);
}

Factory constructors（工厂方法构造函数）

如果一个构造函数并不总是返回一个新的对象，则使用 factory 来定义这个构造函数。例如，一个工厂构造函数可能从缓存中获取一个实例并返回，或者返回一个子类型的实例。

下面代码演示工厂构造函数如何从缓存中返回对象。

class Logger {
  final String name;
  bool mute = false;

  // _cache is library-private, thanks to the _ in front
  // of its name.
  static final Map<String, Logger> _cache =
      <String, Logger>{};

  factory Logger(String name) {
    if (_cache.containsKey(name)) {
      return _cache[name];
    } else {
      final logger = new Logger._internal(name);
      _cache[name] = logger;
      return logger;
    }
  }

  Logger._internal(this.name);

  void log(String msg) {
    if (!mute) {
      print(msg);
    }
  }
}

注意： 工厂构造函数无法访问 this。

使用 new 关键字来调用工厂构造函数。

var logger = new Logger('UI');
logger.log('Button clicked');

Methods（函数）

函数是类中定义的方法，是类对象的行为。

Instance methods（实例函数）对象的实例函数可以访问 this。例如下面示例中的 distanceTo() 函数就是实例函数：

import 'dart:math';

class Point {
  num x;
  num y;
  Point(this.x, this.y);

  num distanceTo(Point other) {
    var dx = x - other.x;
    var dy = y - other.y;
    return sqrt(dx * dx + dy * dy);
  }
}

Getters and setters

Getters 和 setters 是用来设置和访问对象属性的特殊函数。每个实例变量都隐含的具有一个 getter，如果变量不是 final 的则还有一个 setter。你可以通过实行 getter 和 setter 来创建新的属性，使用 get 和 set 关键字定义 getter 和 setter：

class Rectangle {
  num left;
  num top;
  num width;
  num height;

  Rectangle(this.left, this.top, this.width, this.height);

  // Define two calculated properties: right and bottom.
  num get right             => left + width;
      set right(num value)  => left = value - width;
  num get bottom            => top + height;
      set bottom(num value) => top = value - height;
}

main() {
  var rect = new Rectangle(3, 4, 20, 15);
  assert(rect.left == 3);
  rect.right = 12;
  assert(rect.left == -8);
}

getter 和 setter 的好处是，你可以开始使用实例变量，后来你可以把实例变量用函数包裹起来，而调用你代码的地方不需要修改。

注意： 像 (++) 这种操作符不管是否定义 getter 都会正确的执行。为了避免其他副作用，操作符只调用 getter 一次，然后把其值保存到一个临时变量中。

Abstract methods（抽象函数）

实例函数、 getter、和 setter 函数可以为抽象函数，抽象函数是只定义函数接口但是没有实现的函数，由子类来实现该函数。如果用分号来替代函数体则这个函数就是抽象函数。

abstract class Doer {
  // ...Define instance variables and methods...

  void doSomething(); // Define an abstract method.
}

class EffectiveDoer extends Doer {
  void doSomething() {
    // ...Provide an implementation, so the method is not abstract here...
  }
}

调用一个没实现的抽象函数会导致运行时异常。

另外参考抽象类。

Overridable operators（可覆写的操作符）

下表中的操作符可以被覆写。例如，如果你定义了一个 Vector 类，你可以定义一个 + 函数来实现两个向量相加。

< + | []

/ ^ []= <= ~/ & ~ = * << == – % >>
下面是覆写了 + 和 - 操作符的示例：

class Vector {
  final int x;
  final int y;
  const Vector(this.x, this.y);

  /// Overrides + (a + b).
  Vector operator +(Vector v) {
    return new Vector(x + v.x, y + v.y);
  }

  /// Overrides - (a - b).
  Vector operator -(Vector v) {
    return new Vector(x - v.x, y - v.y);
  }
}

main() {
  final v = new Vector(2, 3);
  final w = new Vector(2, 2);

  // v == (2, 3)
  assert(v.x == 2 && v.y == 3);

  // v + w == (4, 5)
  assert((v + w).x == 4 && (v + w).y == 5);

  // v - w == (0, 1)
  assert((v - w).x == 0 && (v - w).y == 1);
}

如果你覆写了 == ，则还应该覆写对象的 hashCode getter 函数。关于覆写 == 和 hashCode 的示例请参考实现 map 的 keys。

关于覆写的更多信息请参考扩展类。

Abstract classes（抽象类）

使用 abstract 修饰符定义一个抽象类—一个不能被实例化的类。抽象类通常用来定义接口，以及部分实现。如果你希望你的抽象类是可示例化的，则定义一个工厂构造函数。

抽象类通常具有抽象函数。下面是定义具有抽象函数的抽象类的示例：

// This class is declared abstract and thus
// can't be instantiated.
abstract class AbstractContainer {
  // ...Define constructors, fields, methods...

  void updateChildren(); // Abstract method.
}

下面的类不是抽象的，但是定义了一个抽象函数，这样的类是可以被实例化的：

class SpecializedContainer extends AbstractContainer {
  // ...Define more constructors, fields, methods...

  void updateChildren() {
    // ...Implement updateChildren()...
  }

  // Abstract method causes a warning but
  // doesn't prevent instantiation.
  void doSomething();
}

Implicit interfaces（隐式接口）

每个类都隐式的定义了一个包含所有实例成员的接口，并且这个类实现了这个接口。如果你想创建类 A 来支持类 B 的 api，而不想继承 B 的实现，则类 A 应该实现 B 的接口。

一个类可以通过 implements 关键字来实现一个或者多个接口，并实现每个接口定义的 API。例如：

// A person. The implicit interface contains greet().
class Person {
  // In the interface, but visible only in this library.
  final _name;

  // Not in the interface, since this is a constructor.
  Person(this._name);

  // In the interface.
  String greet(who) => 'Hello, $who. I am $_name.';
}

// An implementation of the Person interface.
class Imposter implements Person {
  // We have to define this, but we don't use it.
  final _name = "";

  String greet(who) => 'Hi $who. Do you know who I am?';
}

greetBob(Person person) => person.greet('bob');

main() {
  print(greetBob(new Person('kathy')));
  print(greetBob(new Imposter()));
}

下面是实现多个接口的示例：

class Point implements Comparable, Location {
  // ...
}
Extending a class（扩展类）
使用 extends 定义子类， supper 引用 超类：

class Television {
  void turnOn() {
    _illuminateDisplay();
    _activateIrSensor();
  }
  // ...
}

class SmartTelevision extends Television {
  void turnOn() {
    super.turnOn();
    _bootNetworkInterface();
    _initializeMemory();
    _upgradeApps();
  }
  // ...
}

子类可以覆写实例函数，getter 和 setter。下面是覆写 Object 类的 noSuchMethod() 函数的例子，如果调用了对象上不存在的函数，则就会触发 noSuchMethod() 函数。

class A {
  // Unless you override noSuchMethod, using a
  // non-existent member results in a NoSuchMethodError.
  void noSuchMethod(Invocation mirror) {
    print('You tried to use a non-existent member:' +
          '${mirror.memberName}');
  }
}

还可以使用 @override 注解来表明你的函数是想覆写超类的一个函数：

class A {
  @override
  void noSuchMethod(Invocation mirror) {
    // ...
  }
}

如果你使用 noSuchMethod() 函数来实现每个可能的 getter 、setter、以及其他类型的函数，你可以使用 @proxy 注解来避免警告信息：

@proxy
class A {
  void noSuchMethod(Invocation mirror) {
    // ...
  }
}

如果你知道编译时的具体类型，则可以实现这些类来避免警告，和使用 @proxy 效果一样：

class A implements SomeClass, SomeOtherClass {
  void noSuchMethod(Invocation mirror) {
    // ...
  }
}

关于注解的详情，请参考 Metadata。

Enumerated types（枚举类型）

枚举类型通常称之为 enumerations 或者 enums，是一种特殊的类，用来表现一个固定数目的常量。

Using enums 使用 enum关键字来定义枚举类型：

enum Color {
  red,
  green,
  blue
}

枚举类型中的每个值都有一个 index getter 函数，该函数返回该值在枚举类型定义中的位置（从 0 开始）。例如，第一个枚举值的位置为 0，第二个为 1.

assert(Color.red.index == 0);
assert(Color.green.index == 1);
assert(Color.blue.index == 2);

枚举的 values 常量可以返回所有的枚举值。

List<Color> colors = Color.values;
assert(colors[2] == Color.blue);

可以在 switch 语句中使用枚举。如果在 switch (e) 中的 e 的类型为枚举类，如果你没有处理所有该枚举类型的值的话，则会抛出一个警告：

enum Color {
  red,
  green,
  blue
}
// ...
Color aColor = Color.blue;
switch (aColor) {
  case Color.red:
    print('Red as roses!');
    break;
  case Color.green:
    print('Green as grass!');
    break;
  default: // Without this, you see a WARNING.
    print(aColor);  // 'Color.blue'
}

枚举类型具有如下的限制：

无法继承枚举类型、无法使用 mix in、无法实现一个枚举类型
无法显示的初始化一个枚举类型

详情请参考 Dart 语言规范。

Adding features to a class: mixins（为类添加新的功能）

Mixins 是一种在多类继承中重用一个类代码的方法。

使用 with 关键字后面为一个或者多个 mixin 名字来使用 mixin。下面是示例显示了如何使用 mixin：

class Musician extends Performer with Musical {
  // ...
}

class Maestro extends Person
    with Musical, Aggressive, Demented {
  Maestro(String maestroName) {
    name = maestroName;
    canConduct = true;
  }
}

定义一个类继承 Object，该类没有构造函数，不能调用 super ，则该类就是一个 mixin。例如：

abstract class Musical {
  bool canPlayPiano = false;
  bool canCompose = false;
  bool canConduct = false;

  void entertainMe() {
    if (canPlayPiano) {
      print('Playing piano');
    } else if (canConduct) {
      print('Waving hands');
    } else {
      print('Humming to self');
    }
  }
}

注意： 从 Dart 1.13 开始，这两个限制在 Dart VM 上没有那么严格了： Mixins 可以继承其他类，不再限制为继承 Object Mixins 可以调用 super()。这种 “super mixins” 还无法在 dart2js 中使用并且需要在 dartanalyzer 中使用 --supermixin 参数。

详情，请参考 Mixins in Dart。

Class variables and methods（类变量和函数）

使用 static 关键字来实现类级别的变量和函数。

Static variables（静态变量）

静态变量对于类级别的状态是非常有用的：

class Color {
  static const red =
      const Color('red'); // A constant static variable.
  final String name;      // An instance variable.
  const Color(this.name); // A constant constructor.
}

main() {
  assert(Color.red.name == 'red');
}

静态变量在第一次使用的时候才被初始化。

注意： 这里准守代码风格推荐命名规则，使用 lowerCamelCase 来命名常量。

Static methods（静态函数）

静态函数不再类实例上执行，所以无法访问 this。例如：

import 'dart:math';

class Point {
  num x;
  num y;
  Point(this.x, this.y);

  static num distanceBetween(Point a, Point b) {
    var dx = a.x - b.x;
    var dy = a.y - b.y;
    return sqrt(dx * dx + dy * dy);
  }
}

main() {
  var a = new Point(2, 2);
  var b = new Point(4, 4);
  var distance = Point.distanceBetween(a, b);
  assert(distance < 2.9 && distance > 2.8);
}