JavaScript高手之路：原型和原型链

Posted 2023-02-18 「已注销」

原型和原型链是javascript进阶重要的概念，尤其在插件开发过程中是不能绕过的知识点，这篇文章就带你抽丝剥茧的学习这一过程。

由一个例子开始说起

在写博客过程中，我比较倾向和习惯从一个按例开始说起，以此为切入点一点点的进入正题，so，我们还是看看JavaScript内置对象Array来做一个数字排序得例子吧：

		var arr1 = [1, 0, 0, 8, 6];
		var arr2 = [1, 0, 0, 8, 6, 1, 1];

		arr1.sort(function(n1, n2) 
			return n1 - n2;
		);

		arr2.sort(function(n1, n2) 
			return n1 - n2;
		);

		console.log(arr1); //[0, 0, 1, 6, 8]
		console.log(arr2); //[0, 0, 1, 1, 1, 6, 8]
		console.log(arr1 === arr2);//false
		console.log(arr1.sort === arr2.sort);//true

本例子定义了2个数组arr1和arr2，并调用sort方法排序，当两个数组排序结束之后，分别输出这俩数组的内容，控制台输出
arr1 ：[0, 0, 1, 6, 8]
arr2 ：[0, 0, 1, 1, 1, 6, 8]

我知道上诉两行输出并不会引起你的好奇和兴趣，所以这里我想让你把注意力集中输出的第3行和第4行。这里用到JavaScript严格相等操作符===来判断arr1数组和arr2数组是否相等。显然的，arr1和arr2是两个不同的数组，数组长度和元素都不一样，所以控制台输出false。第4行是判断arr1对象和arr2对象的函数sort是否是同一函数，结果输出了true。如果你学过面向对象编程语言，如C++/Java你会发现，这俩对象调用的不是实例方法，而是调用了类方法，什么意思呢？意思是数组arr1和数组arr2是俩不同的对象，但却用了公共的方法，类似于Java中的static方法。

那么JavaScript是如何做到的呢？先别急，这里先打一个问号。再来看另一个栗子：

		var arr1 = [1, 0, 0, 8, 6];
		var arr2 = [1, 0, 0, 8, 6, 1, 1];
	    
	    //数组求和方法
		arr1.getSum = function() 
			var sum = 0;
			for(var i = 0; i < this.length; i++) 
				sum += this[i];
			
			return sum;
		
		console.log(arr1.getSum()); //输出15
		console.log(arr2.getSum());//控制台报错： Uncaught TypeError: arr2.getSum is not a function

这个栗子还是定义了2个变量arr1和arr2，我只在arr1上面定义了函数getSum()，正如所期望的，对象arr1已经完成了数组的累和。但是变量arr2却报错，原因很简单，因为你的变量arr2没有getSum()方法，那么有没有解决方案，函数只定义一次，然后提供给不同的变量使用呢？答案是有的，请看栗子：

		var arr1 = [1, 0, 0, 8, 6];
		var arr2 = [1, 0, 0, 8, 6, 1, 1];

		//将getSum定义为原型方法
		Array.prototype.getSum = function() 
			var sum = 0;
			for(var i = 0; i < this.length; i++) 
				sum += this[i];
			
			return sum;
		
		console.log(arr1.getSum()); //控制台输出15
		console.log(arr2.getSum()); //控制台输出17

解决方案就是将实例方法定义为原型方法Array.prototype.getSum，然后对象arr1和arr2就可以共享getSum方法了。为了验证一下这俩对象是否调用了同一个方法，我们写测试代码如下：

		console.log(arr1 === arr2);    //false
		console.log(arr1.getSum === arr2.getSum);  //true

通过上面这个例子，我想你大概知道了JavaScript如何声明静态方法了，也知道第一个例子中为什么两个不同如何定义公共方法了，那么这个prototype关键字是什么呢？它有什么用么？

prototype

在传统的 OOP 中，首先定义“类”，此后创建对象实例时，类中定义的所有属性和方法都被复制到实例中。在 JavaScript 中并不如此复制——而是在对象实例和它的构造器之间建立一个链接（它是__proto__属性，是从构造函数的prototype属性派生的），之后通过上溯原型链，在构造器中找到这些属性和方法。

1. 每个函数上面都有一个属性(prototype)指向了函数的原型对象(Person.prototype)。

		function Person() 
		
		console.log(Person.prototype);

即使你只定义了一个空函数，也存在一个prototype的属性。

constructor: ƒ
constructor: ƒ Person()
arguments: null
caller: null
length: 0
name: "Person"
prototype: constructor: ƒ
__proto__: ƒ ()
[[FunctionLocation]]: 数组排序.html:6
[[Scopes]]: Scopes[1]
__proto__:
constructor: ƒ Object()
hasOwnProperty: ƒ hasOwnProperty()
isPrototypeOf: ƒ isPrototypeOf()
propertyIsEnumerable: ƒ propertyIsEnumerable()
toLocaleString: ƒ toLocaleString()
toString: ƒ toString()
valueOf: ƒ valueOf()
__defineGetter__: ƒ __defineGetter__()
__defineSetter__: ƒ __defineSetter__()
__lookupGetter__: ƒ __lookupGetter__()
__lookupSetter__: ƒ __lookupSetter__()
get __proto__: ƒ __proto__()
set __proto__: ƒ __proto__()

例子尽管我们什么都不做，但是浏览器已经在内存中创建了两个对象：Person(函数)和Person.prototype，其中，我们称Person为构造函数，因为我们后面要用到这个函数来new对象，Person.prototype称为Person的原型对象，简称原型。

现在我们给Person构造函数添加属性并使用new方式来创建一个Person()对象，看看浏览器内存发生了什么？

		function Person(name, age) 
			this.name = name;
			this.age = age;
			
		Person.prototype.showName = function() 
			return this.name;
		
		var p1 = new Person("SpringChang", 22);
		console.log(p1.showName());

2. 每个实例上面都有一个隐式原型(proto)指向了函数的原型对象，如本利的p1对象有一个隐式原型也指向了Person.prototype对象。

请看下图

如图所示，Person构造函数有一个隐式属性prototype指向了他的原型对象Person.prototype，而p1对象也有一个隐式属性__proto__指向了源性对象Person.prototype，而在原型上面我们定义了showName方法。

3. 实例访问属性或者方法的时候，遵循以为原则：

1. 如果实例上面存在，就用实例本身的属性和方法。
2. 如果实例上面不存在，就会顺着__proto__的指向一直往上查找，查找就停止。

请看下面例子：

		function Person(name, age) 
			this.name = name;
			this.age = age;
			
		Person.prototype.showName = function() 
			return "你调用的原型上面的方法";
		

		var p1 = new Person("SpringChang", 22);
		p1.showName = function() 
			return "你调用的是p2对象上面的方法";
		
		console.log(p1.showName()); //输出：你调用的是p1对象上面的方法

		var p2 = new Person("SpringChang", 22);
		console.log(p2.showName()); //输出：你调用的原型上面的方法

结合图和代码可以看到，原型上面有showName方法，p1对象也有showName方法，那么这时候p1调用的自身的showName方法，所以输出你调用的是p1对象上面的方法。而p2对象没有showName方法，这时候会顺着p2对象的__proto__属性指向的原型找找看没有有没有showName方法，结果找到了，则p2调用的原型上面的方法。如果原型上面也没有对应的方法呢？这时候它会顺着原型的原型去找对应的方法，最终找到Object对象如果还没找到则报undefined，下面我们来验证一下：

		console.log(p1.showName === p2.showName); //false
		console.log(p2.sex); //undefined

4. 每个函数的原型对象上面都有一个constructor属性，指向了构造函数本身。

console.log(Person.prototype.constructor == Person);  //true

由此，我们根据这4条规则绘制成了上述的关系图，这里我们可以看出Person的原型Person.prototype有一个属性constructor又指向Person构造函数本身。

原型链

上一小节我们提到，对象在寻找某一属性时，如果自身属性没找到就去他对应的原型对象去找。若在原型上面找到对应的属性则停止，否则继续去原型的原型找对应的属性，这样构成了一条原型链。上一节中Person的原型其实还有一属性__proto__，他指向了上一级Object的原型对象。

console.log(Person.prototype.__proto__ === Object.prototype); //true

这时候来了一个Object对象，它是JavaScript的顶级对象，同样也有自己的原型Object.protoype，这时候Person对象以及它的原型，Object对象已经对应的原型关系如下图所示。

将Object和Person联系起来的关键是Person.prototype的属性__proto__，它指向了Object.prototype，它将两者打通，构成一个链式关系。同时你也看到Object的prototye也指向了Object.prototype，所以console.log(Person.prototype.proto === Object.prototype)输出的额结果是true。

		function Person(name, age) 
			this.name = name;
			this.age = age;
			
		Person.prototype.showName = function() 
			return "你调用的原型上面的方法";
		

		var p1 = new Person("SpringChang", 22);
		var p2 = new Person("CSDNER", 23);
		p2.__proto__ = null;

		console.log(p1.showName());
		console.log(p2.showName());

现在我们打破了p1对象的原型，它原本指向的是Person的原型，现在我们让他指向null，则控制台会报错。

Uncaught TypeError: p2.showName is not a function

现在我们再构造另一个对象Animal，然后强制修改p2的原型链，让他指向Animal的原型。

		function Person(name, age) 
			this.name = name;
			this.age = age;
			
		Person.prototype.showName = function() 
			return "你调用的原型上面的方法";
		

		//定义另一个构造函数
		function Aminal() 
		

		//在Aminal的原型上面定义方法speek方法
		Aminal.prototype.showName = function(str) 
			return "我是Aminal的showName";
		


		var p1 = new Person("SpringChang", 22);
		var p2 = new Person("CSDNER", 23);
		p2.__proto__ = Aminal.prototype; //将p2的__proto__指向Aminal的原型

		console.log(p1.showName());  //你调用的原型上面的方法
		console.log(p2.showName());  //我是Aminal的showName

从上面代码可以看到，p2的showName方法调用的Aminal原型上面的showName，而不再是Person原型上面的showName，如果你还对p2的showName是不是真的是Aminal的showName心存疑虑，那么再来验证一下吧。

console.log(p2.showName() === Aminal.prototype.showName()); //true

一般来说，我们不建议手动去修改某个对象的原型，这会破坏掉原来的原型链。但是原型却是JavaScript面向对象编程中相当重要的一个点，因为你可以利用它更好的封装一个类。

更好的封装一个类

明显的，之前的文章对类的封装还存在缺陷，至少来说还不够完美，咱再来看看之前对类的封装存在什么问题。

		function Person(name, age) 
			this.name = name;
			this.age = age;
			this.sayHello = function() 
				console.log("Hello");
			
			

		var p1 = new Person("CSDNer", 22);
		var p2 = new Person("SpringChang", 23);
		p1.sayHello();  //Hello
		p2.sayHello();  //Hello
		console.log(p1.sayHello === p2.sayHello); //false

一般来说，我们抽象的的方法是完成某一个事情的，而通过上诉代码看出这俩对象各自创建了一个方法，浪费内存，其实这些功能可以通过同一函数来完成。那么我们现在可以很容易的想到，这个方法不必定义在构造函数上面，可以将它定义在构造函数的原型上面，而属性则定义在构造函数上。

		function Person(name, age) 
			this.name = name; //定义属性
			this.age = age;   //定义属性
			

		//将Hello方法定义在Person的原型上面
		Person.prototype.sayHello = function() 
			console.log("Hello");
		

		var p1 = new Person("CSDNer", 22);
		var p2 = new Person("SpringChang", 23);
		p1.sayHello();  //Hello
		p2.sayHello();  //Hello
		console.log(p1.sayHello === p2.sayHello); //true

构造函数定义属性，原型定义方法，这种组合的有事可以更好的封装一个类。回过头来看开篇文章举的Array例子，它的sort方法就是这么定义的。