转载Javascript原型继承-学习笔记

Posted 2020-08-16 笨鸟居士的博客

阮一峰这篇文章写的很好

http://www.ruanyifeng.com/blog/2011/06/designing_ideas_of_inheritance_mechanism_in_javascript.html

笔记如下：

一直很难理解javascript语言的继承机制。
它没有"子类"和"父类"的概念，也没有"类"（class）和"实例"（instance）的区分，全靠一种很奇特的"原型链"（prototype chain）模式，来实现继承。
读到法国程序员Vjeux的解释，才恍然大悟，完全明白了Javascript为什么这样设计。

一、从古代说起

Javascript里面所有的数据类型都是对象（object），这一点与Java非常相似。但是，他随即就遇到了一个难题，到底要不要设计"继承"机制呢？

二、Brendan Eich的选择

Brendan Eich最后还是设计了"继承"。
但是，他不打算引入"类"（class）的概念，因为一旦有了"类"，Javascript就是一种完整的面向对象编程语言了，
这好像有点太正式了，而且增加了初学者的入门难度。

C++和Java使用new命令时，都会调用"类"的构造函数（constructor）。他就做了一个简化的设计，在Javascript语言中，new命令后面跟的不是类，
而是构造函数。

例来说，现在有一个叫做DOG的构造函数，表示狗对象的原型。
　　function DOG(name){
　　　　this.name = name;
　　}

对这个构造函数使用new，就会生成一个狗对象的实例。
　　var dogA = new DOG(‘大毛‘);
　　alert(dogA.name); // 大毛

三、new运算符的缺点

用构造函数生成实例对象，有一个缺点，那就是无法共享属性和方法。每一个实例对象，都有自己的属性和方法的副本。这不仅无法做到数据共享，也是极大的资源浪费。

四、prototype属性的引入

Brendan Eich决定为构造函数设置一个prototype属性。

这个属性包含一个对象（以下简称"prototype对象"），所有实例对象需要共享的属性和方法，都放在这个对象里面；那些不需要共享的属性和方法，就放在构造函数里面。

实例对象一旦创建，将自动引用prototype对象的属性和方法。也就是说，实例对象的属性和方法，分成两种，一种是本地的，另一种是引用的。

属性放在prototype对象里，是两个实例对象共享的。只要修改了prototype对象，就会同时影响到两个实例对象。

 

五、总结 

由于所有的实例对象共享同一个prototype对象，那么从外界看起来，prototype对象就好像是实例对象的原型，而实例对象则好像"继承"了prototype对象一样。

这就是Javascript继承机制的设计思想。下面三篇文章，介绍了继承机制的具体应用方法：

　　* 《Javascript面向对象编程（一）：封装》

　　* 《Javascript面向对象编程（二）：构造函数的继承》

　　* 《Javascript面向对象编程（三）：非构造函数的继承》

笔记如下：

一. 封装

为了解决从原型对象生成实例的问题，Javascript提供了一个构造函数（Constructor）模式。

所谓"构造函数"，其实就是一个普通函数，但是内部使用了this变量。

对构造函数使用new运算符，就能生成实例，并且this变量会绑定在实例对象上。

function Cat(name,color){
　　　　this.name=name;
　　　　this.color=color;
　　}

var cat1 = new Cat("大毛","黄色");
　　var cat2 = new Cat("二毛","黑色");
　　alert(cat1.name); // 大毛
　　alert(cat1.color); // 黄色

Javascript还提供了一个instanceof运算符，验证原型对象与实例对象之间的关系。

alert(cat1 instanceof Cat); //true
alert(cat2 instanceof Cat); //true

构造函数模式的问题

构造函数方法很好用，但是存在一个浪费内存的问题。那就是对于每一个实例对象，type属性和eat()方法都是一模一样的内容，每一次生成一个实例，都必须为重复的内容，多占用一些内存。这样既不环保，也缺乏效率。

Prototype模式

Javascript规定，每一个构造函数都有一个prototype属性，指向另一个对象。这个对象的所有属性和方法，都会被构造函数的实例继承。

这意味着，我们可以把那些不变的属性和方法，直接定义在prototype对象上。

这时所有实例的type属性和eat()方法，其实都是同一个内存地址，指向prototype对象，因此就提高了运行效率。

　　function Cat(name,color){
　　　　this.name = name;
　　　　this.color = color;
　　}
　　Cat.prototype.type = "猫科动物";
　　Cat.prototype.eat = function(){alert("吃老鼠")};

还有一种写法：

function DOG(name){
　　　　this.name = name;
　　}
　　DOG.prototype = { species : ‘犬科‘ };

　　var dogA = new DOG(‘大毛‘);
　　var dogB = new DOG(‘二毛‘);

　　alert(dogA.species); // 犬科
　　alert(dogB.species); // 犬科

Prototype模式的验证方法

为了配合prototype属性，Javascript定义了一些辅助方法，帮助我们使用它。

isPrototypeOf()

这个方法用来判断，某个proptotype对象和某个实例之间的关系。

alert(Cat.prototype.isPrototypeOf(cat1)); //true

hasOwnProperty()

每个实例对象都有一个hasOwnProperty()方法，用来判断某一个属性到底是本地属性，还是继承自prototype对象的属性。

alert(cat1.hasOwnProperty("name")); // true

alert(cat1.hasOwnProperty("type")); // false

in运算符

in运算符可以用来判断，某个实例是否含有某个属性，不管是不是本地属性。

alert("name" in cat1); // true

in运算符还可以用来遍历某个对象的所有属性。

for(var prop in cat1) { alert("cat1["+prop+"]="+cat1[prop]); }

 

二. 构造函数的继承

要介绍的是，对象之间的"继承"的五种方法。

一、 构造函数绑定

第一种方法也是最简单的方法，使用call或apply方法，将父对象的构造函数绑定在子对象上，即在子对象构造函数中加一行：

function Cat(name,color){
　　　　Animal.apply(this, arguments);
　　　　this.name = name;
　　　　this.color = color;
　　}
　　var cat1 = new Cat("大毛","黄色");
　　alert(cat1.species); // 动物

二、 prototype模式

第二种方法更常见，使用prototype属性。

如果"猫"的prototype对象，指向一个Animal的实例，那么所有"猫"的实例，就能继承Animal了。

Cat.prototype = new Animal();
　　Cat.prototype.constructor = Cat;
　　var cat1 = new Cat("大毛","黄色");
　　alert(cat1.species); // 动物

代码的第一行，我们将Cat的prototype对象指向一个Animal的实例。
　　Cat.prototype = new Animal();

它相当于完全删除了prototype 对象原先的值，然后赋予一个新值。
但是，第二行又是什么意思呢？
　　Cat.prototype.constructor = Cat;

原来，任何一个prototype对象都有一个constructor属性，指向它的构造函数。如果没有"Cat.prototype = new Animal();"这一行，
Cat.prototype.constructor是指向Cat的；加了这一行以后，Cat.prototype.constructor指向Animal。
　　alert(Cat.prototype.constructor == Animal); //true

更重要的是，每一个实例也有一个constructor属性，默认调用prototype对象的constructor属性。
　　alert(cat1.constructor == Cat.prototype.constructor); // true

因此，在运行"Cat.prototype = new Animal();"这一行之后，cat1.constructor也指向Animal！
　　alert(cat1.constructor == Animal); // true

这显然会导致继承链的紊乱（cat1明明是用构造函数Cat生成的），因此我们必须手动纠正，将Cat.prototype对象的constructor值改为Cat。
这就是第二行的意思。

这是很重要的一点，编程时务必要遵守。下文都遵循这一点，即如果替换了prototype对象，
　　o.prototype = {};
那么，下一步必然是为新的prototype对象加上constructor属性，并将这个属性指回原来的构造函数。
　　o.prototype.constructor = o;

三、 直接继承prototype

第三种方法是对第二种方法的改进。由于Animal对象中，不变的属性都可以直接写入Animal.prototype。所以，我们也可以让Cat()跳过 Animal()，直接继承Animal.prototype。

现在，我们先将Animal对象改写：
　　function Animal(){ }
　　Animal.prototype.species = "动物";

然后，将Cat的prototype对象，然后指向Animal的prototype对象，这样就完成了继承。
　　Cat.prototype = Animal.prototype;
　　Cat.prototype.constructor = Cat;
　　var cat1 = new Cat("大毛","黄色");
　　alert(cat1.species); // 动物

与前一种方法相比，这样做的优点是效率比较高（不用执行和建立Animal的实例了），比较省内存。缺点是 Cat.prototype和Animal.prototype现在指向了同一个对象，那么任何对Cat.prototype的修改，都会反映到Animal.prototype。

所以，上面这一段代码其实是有问题的。请看第二行
　　Cat.prototype.constructor = Cat;

这一句实际上把Animal.prototype对象的constructor属性也改掉了！
　　alert(Animal.prototype.constructor); // Cat

四、 利用空对象作为中介

由于"直接继承prototype"存在上述的缺点，所以就有第四种方法，利用一个空对象作为中介。

　　var F = function(){};
　　F.prototype = Animal.prototype;
　　Cat.prototype = new F();
　　Cat.prototype.constructor = Cat;

F是空对象，所以几乎不占内存。这时，修改Cat的prototype对象，就不会影响到Animal的prototype对象。
　　alert(Animal.prototype.constructor); // Animal

封装成一个函数：

function extend(Child, Parent) {

　　　　var F = function(){};
　　　　F.prototype = Parent.prototype;
　　　　Child.prototype = new F();
　　　　Child.prototype.constructor = Child;
　　　　Child.uber = Parent.prototype;
　　}

使用的时候，方法如下
　　extend(Cat,Animal);
　　var cat1 = new Cat("大毛","黄色");
　　alert(cat1.species); // 动物

这个extend函数，就是YUI库如何实现继承的方法。

另外，说明一点，函数体最后一行 Child.uber = Parent.prototype; 意思是为子对象设一个uber属性，这个属性直接指向父对象的prototype属性。（uber是一个德语词，意思是"向上"、"上一层"。）这等于在子对象上打开一条通道，可以直接调用父对象的方法。这一行放在这里，只是为了实现继承的完备性，纯属备用性质。

 

五、 拷贝继承

可以换一种思路，纯粹采用"拷贝"方法实现继承。

写一个函数，实现属性拷贝的目的。

function extend2(Child, Parent) {
　　　　var p = Parent.prototype;
　　　　var c = Child.prototype;
　　　　for (var i in p) {
　　　　　　c[i] = p[i];
　　　　　　}
　　　　c.uber = p;
　　}

使用的时候，这样写：

extend2(Cat, Animal);
　　var cat1 = new Cat("大毛","黄色");
　　alert(cat1.species); // 动物

 

三. 非构造函数的继承

这个系列的第一部分介绍了"封装"，第二部分介绍了使用构造函数实现"继承"。

一、什么是"非构造函数"的继承？

比如，现在有一个对象，叫做"中国人"。
　　var Chinese = {
　　　　nation:‘中国‘
　　};
还有一个对象，叫做"医生"。
　　var Doctor ={
　　　　career:‘医生‘
　　}
请问怎样才能让"医生"去继承"中国人"，也就是说，我怎样才能生成一个"中国医生"的对象？

这里要注意，这两个对象都是普通对象，不是构造函数，无法使用构造函数方法实现"继承"。

二、object()方法

一个object()函数，可以做到这一点。

　　function object(o) {
　　　　function F() {}
　　　　F.prototype = o;
　　　　return new F();
　　}
这个object()函数，其实只做一件事，就是把子对象的prototype属性，指向父对象，从而使得子对象与父对象连在一起。

使用的时候，第一步先在父对象的基础上，生成子对象：
　　var Doctor = object(Chinese);

然后，再加上子对象本身的属性：
　　Doctor.career = ‘医生‘;

这时，子对象已经继承了父对象的属性了。
　　alert(Doctor.nation); //中国

三、浅拷贝

除了使用"prototype链"以外，还有另一种思路：把父对象的属性，全部拷贝给子对象，也能实现继承。

下面这个函数，就是在做拷贝：
　　function extendCopy(p) {
　　　　var c = {};
　　　　for (var i in p) { 
　　　　　　c[i] = p[i];
　　　　}
　　　　c.uber = p;
　　　　return c;
　　}
使用的时候，这样写：
var Doctor = extendCopy(Chinese);
　　Doctor.career = ‘医生‘;
　　alert(Doctor.nation); // 中国

但是，这样的拷贝有一个问题。那就是，如果父对象的属性等于数组或另一个对象，那么实际上，子对象获得的只是一个内存地址，而不是真正拷贝，因此存在父对象被篡改的可能。

四、深拷贝

所谓"深拷贝"，就是能够实现真正意义上的数组和对象的拷贝。它的实现并不难，只要递归调用"浅拷贝"就行了。

function deepCopy(p, c) {
　　　　var c = c || {};
　　　　for (var i in p) {
　　　　　　if (typeof p[i] === ‘object‘) {
　　　　　　　　c[i] = (p[i].constructor === Array) ? [] : {};
　　　　　　　　deepCopy(p[i], c[i]);
　　　　　　} else {
　　　　　　　　　c[i] = p[i];
　　　　　　}
　　　　}
　　　　return c;
　　}

使用的时候这样写：

var Doctor = deepCopy(Chinese);

现在，给父对象加一个属性，值为数组。然后，在子对象上修改这个属性：
　　Chinese.birthPlaces = [‘北京‘,‘上海‘,‘香港‘];
　　Doctor.birthPlaces.push(‘厦门‘);

这时，父对象就不会受到影响了。

alert(Doctor.birthPlaces); //北京, 上海, 香港, 厦门

alert(Chinese.birthPlaces); //北京, 上海, 香港

目前，jQuery库使用的就是这种继承方法。

（完）