JavaScript原型与继承

Posted 2020-09-22

原型链

javascript中的每个对象，都内置一个_proto_属性，这个属性是编程不可见的，它实际上是对另一个对象或者null的引用。

当一个对象引用一个属性时，JavaScript引擎会先从此对象自身属性表中查找，如果找到则进行相应读写操作，若没有在自身的属性表中找到，则在_proto_属性引用的对象的性表中查找，如此往复，直到找到这个属性或者_proto_属性指向null为止。

这个_proto_的引用链，被称作原型链。

注意，此处有一个性能优化的问题：往原型链越深处搜索，耗费的时间越多。

 

原型链和构造函数

JavaScript是一种面向对象的语言，并且可以进行原型继承。

JavaScript中的函数有一个属性prototype，这个prototype属性是一个对象，它的一个属性constructor引用该函数自身。即：

 func.prototype.constructor === func; // ==> true  

这个属性有什么用呢？我们知道一个，一个函数使用new操作符调用时，会作为构造函数返回一个新的对象。这个对象的_proto_属性引用其构造函数的prototype属性。

因此这个就不难理解了：

var obj = new Func();

obj.constructor == Func; // ==> true

还有这个：

obj instanceof Func; // ==> true  

也是通过查找原型链上的constructor属性实现的。

构造函数生成的不同实例的_proto_属性是对同一个prototype对象的引用。所以修改prototype对象会影响所有的实例。

“子类”继承实现的几种方式

之所以子类要加引号，是因为这里说“类”的概念是不严谨的。JavaScript是一门面向对象的语言，但是它跟Java等语言不同，在ES6标准出炉之前，它是没有类的定义的。

但是熟悉Java等语言的程序员，也希望使用JavaScript时，跟使用Java相似，通过类生成实例，通过子类复用代码。那么在ES6之前，怎么做到像如下代码一样使用类似"类"的方式呢？

var parent = new Parent("Sam");

var child = new Children("Samson");

parent.say(); // ==> "Hello, Sam!"

child.say(); // ==> "Hello, Samson! hoo~~"

child instanceof Parent; // ==> true 

我们看到，这里我们把构造函数当做类来用。

以下我们讨论一下实现的几种方式：

最简单的方式

结合原型链的概念，我们很容易就能写出这样的代码：

function Parent(name){
    this.name = name;
}

Parent.prototype.say = function(){
    console.log("Hello, " + this.name + "!");
}

function Children(name){
    this.name = name;
}

Children.prototype = new Parent();

Children.prototype.say = function(){
    console.log("Hello, " + this.name + "! hoo~~");
}

这个方式缺点很明显：作为子类的构造函数需要依赖一个父类的对象。这个对象中的属性name根本毫无用处。

第一次改进

// ...
Children.prototype = Parent.prototype;
// ...

这样就不会产生无用的父类属性了。

然而，这样的话子类和父类的原型就引用了同一个对象，修改子类的prototype也会影响父类的原型。

这时候我们发现：

parent.say(); // ==> "Hello，Sam! hoo~~"

这第一次改进还不如不改。

第二次改进——临时构造函数/Object.create（）

function F(){  // empty  
}

F.prototype = Parent.prototype;

Children.prototype = new F();

// ...

parent.say(); // ==> "Hello, Sam!"
child.say();  // ==> "Hello, Samson! hoo~~"

这样一来，修改子类的原型只是修改了F的一个实例的属性，并没有改变Parent.prototype，从而解决了上面的问题。

在ES5的时代，我们还可以直接这样：

Children.prototype = Object.create(Parent.prototype);

这里的思路是一样的，都是让子类的prototype不直接引用父类prototype。目前的现代浏览器几乎已经添加了对这个方法的支持。（但我们下面会仍以临时构造函数为基础）

但是细细思考，这个方案仍有需要优化的地方。例如：如何让父类的构造函数逻辑直接运用到子类中，而不是再重新写一遍一样的？这个例子中只有一个name属性的初始化，那么假设有很多属性且逻辑一样的话，岂不是没有做到代码重用？

第三次改进——构造函数方法借用

使用apply/call，实现“方法重用”的思想。

function Children(name){
    Parent.apply(this, arguments);
    // do other initial things
}

“圣杯”模式

现在完整的代码如下：

function Parent(name){
    this.name = name;
}

Parent.prototype.say = function(){
    console.log("Hello, " + this.name + "!");
}

function Children(name){
    Parent.apply(this, arguments);
    // do other initial things
}

function F(){  // empty  
}

F.prototype = Parent.prototype;

Child.prototype = new F();

Children.prototype.say = function(){
    console.log("Hello, " + this.name + "! hoo~~");
}

这就是所谓“圣杯”模式，听着很高大上吧？

以上就是ES3的时代，我们用来实现原型继承的一个近似最佳实践。

“圣杯”模式的问题

“圣杯”模式依然存在一个问题：虽然父类和子类实例的继承的prototype对象不是同一个实例，但是这两个prototype对象上面的属性引用了同样的对象。

假设我们有：

Parent.prototype.a = { x: 1};
// ...

那么即使是“圣杯”模式下，依然会有这样的问题：

parent.x // ==> 1
child.x  // ==> 1

child.x = 2;
parent.x // ==>2

问题在于，JavaScript的拷贝不是 深拷贝(deepclone)

要解决这个问题，我们可以利用属性递归遍历，自己实现一个深拷贝的方法。这个方法在这里我就不写了。

ES6

ES6极大的支持了工程化，它的标准让浏览器内部实现类和类的继承：

class Parent {
    constructor(name) { //构造函数
          this.name = name;
    }
    say() {
          console.log("Hello, " + this.name + "!");
    }
}

class Children extends Parent {
    constructor(name) { //构造函数
        super(name);    //调用父类构造函数
        // ...
    }
    say() {
          console.log("Hello, " + this.name + "! hoo~~");
    }
}

从此走上强类型的不归路。。。

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