《javascript高级程序设计》学习笔记 | 8.3.继承

Posted 2021-09-13 小讴

关注前端小讴，阅读更多原创技术文章

继承

• 面向对象语言支持 2 种继承方式：接口继承和实现继承
• JS 函数没有签名（不必提前声明变量的类型），只支持实现继承，依靠原型链

相关代码 →

原型链

• 子类型构造函数的原型，被重写为超类型构造函数的实例

function SuperType() {
  this.property = true
}
SuperType.prototype.getSuperValue = function () {
  return this.property
}
function SubType() {}
SubType.prototype = new SuperType() // SubType的原型 = SuperType的实例，SubType原型被重写 → SubType 继承了 SuperType

console.log(SubType.prototype.__proto__) // SuperType原型，SuperType实例的[[Prototype]]指向SuperType原型
console.log(SubType.prototype.__proto__.constructor) // SuperType构造函数，SuperType原型的constructor指向SuperType构造函数

• 超类型实例的属性和方法，均存在于子类型的原型中
• 子类型的实例可访问超类型原型上的方法，方法仍存在于超类型的原型中

var instance = new SubType()
console.log(instance.property) // true，SubType继承了property属性
console.log(SubType.prototype.hasOwnProperty(\'property\')) // true，property是SuperType的实例属性，SubType的原型已被重写为SuperType的实例
console.log(instance.getSuperValue()) // true，SubType继承了getSuperValue()方法
console.log(SubType.prototype.hasOwnProperty(\'getSuperValue\')) // false，getSuperValue是SuperType的原型方法，不存在于SubType的实例中
console.log(SuperType.prototype.hasOwnProperty(\'getSuperValue\')) // true

• 调用子类型构造函数创建实例后，由于子类型的原型被重写：

  • 子类实例的[[Prototype]]指向超类实例（原本指向子类原型）
  • 子类实例的constructor指向重写子类原型的构造函数，即超类构造函数（原本指向子类构造函数）
• 谁（哪个构造函数）重写了原型，（实例和原型的）constructor 就指向谁

console.log(instance.__proto__) // SuperType实例，SubType的原型SubType.prototype已被SuperType的实例重写
console.log(instance.constructor) // SuperType构造函数，constructor指向重写原型对象的constructor，即new SuperType()的constructor
console.log(instance.constructor === SubType.prototype.constructor) // true，都指向SuperType构造函数

• 实现了原型链后，代码读取对象属性的搜索过程：

  • 1.搜索对象实例本身 -> 有属性 → 返回属性值 -> 结束
  • 2.对象实例本身无属性 -> 搜索原型对象 → 有属性 → 返回属性值 -> 结束
  • 3.原型对象无属性 -> 一环一环向上搜索原型链 → 有/无属性 → 返回属性值/undefined → 结束

默认原型

• 所有引用类型都默认继承了Object，所有函数的默认原型都是 Object 实例
• 默认原型内部的[[Prototype]]指针，指向Object的原型即Object.prototype
• Object.prototype上保存着constructor、hasOwnProperty、isPrototypeOf、propertyIsEnumerable、toString、valueOf、toLocaleString等默认方法，在实例中调用这些方法时，其实调用的是 Object 原型上的方法

console.log(SuperType.prototype.__proto__) // {}，SuperType的默认原型是Object实例，Object实例的[[Prototype]]指向Object原型
console.log(SuperType.prototype.__proto__ === Object.prototype) // true，都指向Object原型
console.log(SuperType.prototype.__proto__.constructor) // Object构造函数
console.log(Object.keys(SuperType.prototype.__proto__)) // []，Object原型上可枚举的方法
console.log(Object.getOwnPropertyNames(SuperType.prototype.__proto__)) // [ \'constructor\',\'__defineGetter__\',\'__defineSetter__\',\'hasOwnProperty\',\'__lookupGetter__\',\'__lookupSetter__\',\'isPrototypeOf\',\'propertyIsEnumerable\',\'toString\',\'valueOf\',\'__proto__\',\'toLocaleString\' ]，Object原型上的所有方法

原型与继承关系

• instanceof操作符，测试实例与原型链中出现过的构造函数
• instanceof具体含义：判断一个构造函数的 prototype 属性所指向的对象，是否存在于要检测对象（实例）的原型链上

console.log(instance instanceof Object) // true，instance是Object的实例
console.log(instance instanceof SuperType) // true，instance是SuperType的实例
console.log(instance instanceof SubType) // true，instance是SubType的实例

• isPrototypeOf()方法，测试实例与原型链上的原型
• isPrototypeOf()具体含义：判断一个对象（原型对象）是否存在于要检测对象（实例）的原型链上

console.log(Object.prototype.isPrototypeOf(instance)) // true，Object.prototype是instance原型链上的原型
console.log(SuperType.prototype.isPrototypeOf(instance)) // true，SuperType.prototype是instance原型链上的原型
console.log(SubType.prototype.isPrototypeOf(instance)) // true，SubType.prototype是instance原型链上的原型

关于方法

• 在子类型原型添加或重写超类型方法的代码，一定要放在替换原型语句之后

SubType.prototype.getSubValue = function () {
  // 给子类原型添加新方法
  return false
}
SubType.prototype.getSuperValue = function () {
  // 在子类原型中重写超类原型的方法
  return false
}
var instance2 = new SubType()
console.log(instance2.getSubValue()) // false
console.log(instance2.getSuperValue()) // false，方法被重写
var instance3 = new SuperType()
console.log(instance3.getSuperValue()) // true，不影响超类型原型中的方法

• 通过原型链实现继承时，不能使用对象字面量创建原型方法，因为这样会重写原型链，导致继承关系失效

function SubType2() {}
SubType2.prototype = new SuperType() // 继承

SubType2.prototype = {
  // 对象字面量重写原型，继承关系失效（子类原型被重写为Object实例）
  someFunction: function () {
    return false
  },
}
var instance4 = new SubType2()
console.log(instance4.getSuperValue()) // error，对象字面量重写了原型，继承关系已失效

原型链的问题

• 对子类实例的引用类型的属性进行修改（非重新定义）时，会对超类实例的引用类型属性造成影响

function SuperTypePro(name) {
  this.nums = [1, 2, 3] // 超类属性，引用类型
  this.name = name // 超类属性，原始类型
}
SuperTypePro.prototype.getSuperNums = function () {
  return this.nums
}
function SubTypePro() {}
SubTypePro.prototype = new SuperTypePro() // 继承

var instance5 = new SubTypePro()
instance5.nums.push(4) // 在子类实例中，修改（非重新定义）继承的引用类型属性
console.log(instance5.nums) // [1,2,3,4]
var instance6 = new SubTypePro()
console.log(instance6.nums) // [1,2,3,4]，超类实例受到影响
var instance7 = new SubTypePro()
instance7.nums = [] // 在子类实例中，重新定义（覆盖）继承的引用类型属性
console.log(instance7.nums) // []
console.log(instance6.nums) // [1,2,3,4]，超类实例不受影响

• （在不影响所有对象实例的情况下）创建子类型实例时，无法给超类型构造函数传递参数

var person = new SuperTypePro(\'Simon\') // 创建超类型实例
console.log(person.name) // \'Simon\'
var person2 = new SubTypePro(\'Simon\') // 创建子类型实例，参数传递无意义
console.log(person2.name) // undefined

盗用构造函数

• 在子类构造函数内部，通过apply()或call()将超类构造函数的作用域绑定给子类的实例 this，再调用超类构造函数

function SuperTypeBorrow() {
  this.nums = [1, 2, 3]
}
function SubTypeBorrow() {
  console.log(this) // SubTypeBorrow构造函数内部的this，指向SubTypeBorrow的实例
  SuperTypeBorrow.call(this) // 将超类的作用域绑定给this，即子类的实例
}
var instance8 = new SubTypeBorrow()
console.log(instance8.nums) // [ 1, 2, 3 ]

instance8.nums.push(4)
console.log(instance8.nums) // [ 1, 2, 3, 4 ]
var instance9 = new SubTypeBorrow()
console.log(instance9.nums) // [ 1, 2, 3 ]，超类不受影响

传递参数

• 可以在子类构造函数中，向超类构造函数传递参数
• 为确保超类构造函数不会重写子类的属性，先调用超类构造函数，再添加子类中定义的属性

function SuperTypeParam(name) {
  this.name = name
}
function SubTypeParam() {
  SuperTypeParam.call(this, \'Nicholas\') // 继承，先调用超类型构造函数
  this.age = 29 // 再添加子类型中定义的属性
}
var instance10 = new SubTypeParam()
console.log(instance10.name, instance10.age) // Nicholas 29

盗用构造函数的问题

• 同构造函数模式存在的问题 —— 方法都在超类构造函数中定义，每个方法都会在实例上创建一遍，函数没有复用，且超类原型中定义的方法，在子类中不可见。

组合继承

• 又称伪经典继承，使用原型链继承原型上的属性和方法，通过盗用构造函数继承实例属性
• 既通过超类原型上定义的方法实现了函数复用，又保证每个实例有自己的属性

/* 超类型构造函数 */
function SuperTypeMix(name) {
  this.name = name
  this.nums = [1, 2, 3]
}
SuperTypeMix.prototype.sayName = function () {
  console.log(this.name)
}
/* 子类型构造函数 */
function SubTypeMix(name, age) {
  SuperTypeMix.call(this, name) // 盗用构造函数继承，继承实例属性
  this.age = age
}
SubTypeMix.prototype = new SuperTypeMix() // 原型链继承，继承原型方法
SubTypeMix.prototype.sayAge = function () {
  console.log(this.age) // 子类型原型添加方法（须在替换原型语句之后）
}

var instance11 = new SubTypeMix(\'Nicholas\', 29)
instance11.nums.push(4)
console.log(instance11.nums) // [ 1, 2, 3, 4 ]，盗用构造函数继承而来，属性保存在超类型实例和子类型原型中
instance11.sayName() // \'Nicholas\'，原型链继承而来，方法保存在超类型原型中
instance11.sayAge() // 29，非继承，方法保存在子类型原型中

var instance12 = new SubTypeMix(\'Greg\', 27)
console.log(instance12.nums) // [ 1, 2, 3]
instance12.sayName() // \'Greg\'
instance12.sayAge() // 27

• 组合继承也有自己的不足，其会调用 2 次超类构造函数

  • 第一次，是在重写子类原型时，超类实例属性赋给子类原型
  • 第二次，是在调用子类构造函数创建子类实例时，超类实例属性赋给子类实例

/* 超类构造函数 */
function SuperTypeMix(name) {
  this.name = name
  this.nums = [1, 2, 3]
}
/* 子类构造函数 */
function SubTypeMix(name) {
  SuperTypeMix.call(this, name) // 盗用构造函数继承，继承属性（创建子类实例时，第二次调用超类构造函数，子类实例继承超类实例属性）
}
SubTypeMix.prototype = new SuperTypeMix() // 原型链继承，继承方法（第一次调用超类构造函数，子类原型已经继承了超类实例和原型中的方法和属性）

• 调用 2 次超类型构造函数影响效率，且：

  • 子类原型和子类实例上，都继承并包含了超类实例属性
  • 子类原型上的超类实例属性会被子类实例的同名属性覆盖，因此子类原型上的是不必要的
  • 从子类实例删除继承自超类实例的属性，属性仍存在于子类原型中，仍然可以被访问到

var instance11 = new SubTypeMix(\'Nicholas\') // 创建子类实例
instance11.nums.push(4)

console.log(SubTypeMix.prototype) // SuperTypeMix { name: undefined, nums: [ 1, 2, 3 ], sayAge: [Function] }，子类原型（被重写为超类实例）
console.log(instance11) // SuperTypeMix { name: \'Nicholas\', nums: [ 1, 2, 3, 4 ], age: 29 }，子类实例
delete instance11.nums // 从子类实例中删除（继承自超类实例的）属性
console.log(instance11) // SuperTypeMix { name: \'Nicholas\', age: 29 }，子类实例
console.log(instance11.nums) // [ 1, 2, 3 ]，仍然可以（从子类原型中）访问到该属性

原型式继承

• 创建一个函数，接收一个参数对象（必传）

  • 在函数内部创建临时构造函数
  • 将传入的对象作为这个构造函数的原型
  • 返回这个构造函数的新实例
• 从本质上讲，该函数对传入其中的对象执行了一次浅复制

function object(o) {
  function F() {} //函数内部创建临时构造函数
  F.prototype = o // 将传入的对象作为这个构造函数的原型
  return new F() // 返回这个构造函数的新实例
}

• 传入的对象作为另一个对象的基础，是函数返回的新对象的原型，其属性值（基本类型值 & 引用类型值）被新对象所共享
• 返回的新对象相当于传入的对象创建的副本

var person = {
  name: \'Nicholas\',
}
var anotherPerson = object(person)
console.log(anotherPerson.name) // \'Nicholas\'，来自person
console.log(anotherPerson.hasOwnProperty(\'name\')) // false
anotherPerson.name = \'Greg\' // 覆盖同名属性
console.log(anotherPerson.hasOwnProperty(\'name\')) // true
console.log(anotherPerson.name) // \'Greg\'，来自副本
console.log(person.name) // \'Nicholas\'，来自person

• ES5 的Object.create()方法规范化原型式继承，接收 2 个参数

  • 参数一：用作新对象原型的对象，必传
  • 参数二：为新对象定义额外属性的对象，非必传
• 不传第二个参数时Object.create()方法与前面提到的object()函数的行为相同

var anotherPerson2 = Object.create(person)
console.log(anotherPerson2.name) // \'Nicholas\'，来自person

• 第二个参数与 Object.defineProperties()——定义对象属性方法——的第二个参数格式相同，通过描述符定义要返回的对象的属性

var anotherPerson3 = Object.create(person, {
  name: { value: \'Greg\' }, // 描述符定义对象的属性，若有同名属性则覆盖
})
console.log(anotherPerson3.name) // \'Greg\'，来自副本

• 无需创建构造函数、只是想让一个对象与另一个对象保持类似的情况下，可使用原型式继承
• 同原型模式创建对象，作为原型的对象的引用类型属性始终被作为原型的对象和副本共享，修改（非重新定义）副本中引用类型的值，会对作为原型的对象的引用类型属性造成影响

var person2 = {
  nums: [1, 2, 3],
}
var anotherPerson4 = Object.create(person2)
anotherPerson4.nums.push(4) // 引用类型属性被修改，非重新定义
console.log(anotherPerson4.nums) // [1, 2, 3, 4]，来自person
console.log(person2.nums) // [1, 2, 3, 4]，作为原型的引用类型属性受到影响

寄生式继承

• 与原型式继承紧密相关，其思路与寄生构造函数和工厂模式类似：

  • 创建一个仅用于封装继承过程的函数，接收一个参数，参数是作为原型的对象
  • 在函数内部，调用原型式继承封装的函数，返回一个实例对象，再以某种方式增强这个实例对象
  • 最后返回这个实例对象

function createAnother(original) {
  var clone = Object.create(original) // 进行原型式继承，返回一个空实例
  console.log(clone) // {}，空实例，其原型是orginal对象
  clone.sayHi = function () {
    console.log(\'Hi\') // 给返回的实例对象添加方法（每个实例重新创建方法）
  }
  return clone
}

var person3 = {
  name: \'Nicholas\',
}
var anotherPerson5 = createAnother(person3)

console.log(anotherPerson5.name) // \'Nicholas\'
console.log(anotherPerson5.hasOwnProperty(\'name\')) // false，name属性保存在作为原型的对象person3上
anotherPerson5.sayHi() // \'Hi\'
console.log(anotherPerson5.hasOwnProperty(\'sayHi\')) // true，sayHi方法保存在返回的实例对象上
console.log(anotherPerson5) // { sayHi: [Function] }

• 主要考虑对象而不是自定义类型和构造函数的情况下，可使用原型式继承
• 同构造函数模式存在的问题 —— 方法都在寄生式继承的封装函数中定义，无法做到方法复用而降低了效率

寄生组合式继承

• 原型链的混成形式：

  • 不通过调用超类构造函数给子类原型赋值（重写），只需超类原型的副本
  • 使用寄生式继承来继承超类的原型，再将结果指定给子类的原型
  • 核心：子类的原型继承超类的原型

// 封装：原型链的混成形式
function inherit(subType, superType) {
  // 1.创建对象，继承超类的原型
  var superPrototype = Object.create(superType.prototype) // superPrototype的原型是超类原型
  console.log(superPrototype.__proto__) // 指向superType.prototype超类原型
  console.log(superPrototype.__proto__ === superType.prototype) // true
  console.log(superPrototype.constructor) // 此时constructor指向超类构造函数
  // 2.让constructor指向子类构造函数
  superPrototype.constructor = subType
  // 3.将创建的对象赋给子类的原型
  subType.prototype = superPrototype
  console.log(subType.prototype.__proto__ === superType.prototype) // true，子类原型继承超类原型
}

• 使用盗用构造函数继承实例属性，通过原型链的混成形式继承原型方法

/* 超类 */
function SuperTypeMixParasitic(name) {
  this.name = name
  this.nums = [1, 2, 3]
}
SuperTypeMixParasitic.prototype.sayName = function () {
  console.log(this.name)
}
/* 子类 */
function SubTypeMixParasitic(name, age) {
  SuperTypeMixParasitic.call(this, name) // 盗用构造函数，继承属性（只调用1次超类构造函数）
  this.age = age
}

inherit(SubTypeMixParasitic, SuperTypeMixParasitic) // 原型链的混成形式，继承方法
SubTypeMixParasitic.sayAge = function () {
  console.log(this.age)
}

• 寄生组合式继承是引用类型最理想的继承范式

  • 只调用 1 次超类构造函数，不会在子类原型上创建多余的属性

  var instance13 = new SubTypeMixParasitic(\'Nicholas\', 29)
  instance13.nums.push(4)
  console.log(instance13.nums) // [ 1, 2, 3, 4 ]，盗用构造函数继承而来，属性保存在子类实例（[ 1, 2, 3, 4 ]）和超类实例（[ 1, 2, 3 ]）中
  console.log(SubTypeMixParasitic.prototype) // SubTypeMixParasitic { constructor: { [Function: SubTypeMixParasitic] sayAge: [Function] } }，子类原型不含多余属性，只继承超类原型的方法，且constructor指向子类构造函数

• 原型链保持不变

console.log(SubTypeMixParasitic.prototype.constructor) // SubTypeMixParasitic构造函数
console.log(instance13.__proto__ === SubTypeMixParasitic.prototype) // true

console.log(SubTypeMixParasitic.prototype.__proto__) // SuperTypeMixParasitic原型
console.log(
  SubTypeMixParasitic.prototype.__proto__ === SuperTypeMixParasitic.prototype
) // true
console.log(SubTypeMixParasitic.prototype.__proto__.constructor) // SuperTypeMixParasitic构造函数

console.log(SubTypeMixParasitic.prototype.__proto__.__proto__) // Object原型
console.log(
  SubTypeMixParasitic.prototype.__proto__.__proto__ === Object.prototype
) // true
console.log(SubTypeMixParasitic.prototype.__proto__.__proto__.constructor) // Object构造函数

• 能正常使用instanceof和isPrototypeOf()——因为constructor仍旧指向子类型构造函数

console.log(instance13 instanceof SubTypeMixParasitic) // instance13是SubTypeMixParasitic的实例
console.log(instance13 instanceof SuperTypeMixParasitic) // instance13是SuperTypeMixParasitic的实例
console.log(SubTypeMixParasitic.prototype.isPrototypeOf(instance13)) // true，SubTypeMixParasitic.prototype是instance13原型链上的原型
console.log(SuperTypeMixParasitic.prototype.isPrototypeOf(instance13)) // true，SuperTypeMixParasitic.prototype13是instance原型链上的原型

总结 & 问点

• 什么是函数签名？为什么 JS 函数没有签名？JS 支持哪种方式的继承？其依靠是什么？
• 原型链继承的原理是什么？超类型实例上的属性和方法保存在哪些位置？超类型原型上的方法呢？
• 通过原型链实现继承时，调用子类型构造函数创建实例后，由于子类型的原型被重写，实例的[[Prototype]]和 constructor 指针发生了怎样的变化？为什么？
• 通过原型链实现继承后，代码读取对象属性的搜索过程是什么？
• 所有引用类型都默认继承自什么？所有函数的默认原型都是什么？默认原型内部的[[Prototype]]指向哪里？
• 在实例中调用 toString()、valueOf()等常用方法时，实际调用的是哪里的方法？
• 有哪些方法可以确定原型和实例的关系？其分别含义和用法是什么？
• 通过原型链实现继承时，为什么给子类原型添加或覆盖超类方法必须在替换原型语句之后？为什么不能使用对象字面量创建子类原型方法？
• 单独使用原型链实现继承有哪些局限？
• 盗用构造函数继承的原理是什么？相比原型链继承有什么优势？其缺点又是什么？
• 组合继承的原理是什么？作为最常用的继承模式，其有哪些优势和缺点？
• 原型式继承的原理是什么？在什么情况下可以使用这种继承方式？其又有什么缺点？
• 寄生式继承的原理是什么？在什么情况下可以使用这种继承方式？其又有什么缺点？
• 请用代码完整展示寄生组合式继承的过程，并说说为什么它是“引用类型最理想的继承范式”？