深入淺出JavaScript之原型鏈&繼承

作者:牧云云
源自:http://www.cnblogs.com/MuYunyun/"

Javascript語言的繼承機(jī)制,它沒有"子類"和"父類"的概念,也沒有"類"(class)和"實(shí)例"(instance)的區(qū)分,全靠一種很奇特的"原型鏈"(prototype chain)模式,來實(shí)現(xiàn)繼承。

這部分知識(shí)也是JavaScript里的核心重點(diǎn)之一,同時(shí)也是一個(gè)難點(diǎn)。我把學(xué)習(xí)筆記整理了一下,方便大家學(xué)習(xí),同時(shí)自己也加深印象。這部分代碼的細(xì)節(jié)很多,需要反復(fù)推敲。那我們就開始吧。

小試身手

原型鏈例子(要點(diǎn)寫在注釋里,可以把代碼復(fù)制到瀏覽器里測試,下同)

function foo(){}              //通過function foo(){}定義一個(gè)函數(shù)對(duì)象
foo.prototype.z = 3;          //函數(shù)默認(rèn)帶個(gè)prototype對(duì)象屬性   (typeof foo.prototype;//"object")

var obj =new foo();           //我們通過new foo()構(gòu)造器的方式構(gòu)造了一個(gè)新的對(duì)象
obj.y = 2;                    //通過賦值添加兩個(gè)屬性給obj
obj.x = 1;                    //通過這種方式構(gòu)造對(duì)象,對(duì)象的原型會(huì)指向構(gòu)造函數(shù)的prototype屬性,也就是foo.prototype
                              
obj.x; // 1                 //當(dāng)訪問obj.x時(shí),發(fā)現(xiàn)obj上有x屬性,所以返回1
obj.y; // 2                 //當(dāng)訪問obj.y時(shí),發(fā)現(xiàn)obj上有y屬性,所以返回2
obj.z; // 3                 //當(dāng)訪問obj.z時(shí),發(fā)現(xiàn)obj上沒有z屬性,那怎么辦呢?它不會(huì)停止查找,它會(huì)查找它的原型,也就是foo.prototype,這時(shí)找到z了,所以返回3

//我們用字面量創(chuàng)建的對(duì)象或者函數(shù)的默認(rèn)prototype對(duì)象,實(shí)際上它也是有原型的,它的原型指向Object.prototype,然后Object.prototype也是有原型的,它的原型指向null。
                                   //那這里的Object.prototype有什么作用呢?
typeof obj.toString; // ‘function'  

//我們發(fā)現(xiàn)typeof obj.toString是一個(gè)函數(shù),但是不管在對(duì)象上還是對(duì)象的原型上都沒有toString方法,因?yàn)樵谒玩湹哪┒薾ull之前都有個(gè)Object.prototype方法,
//而toString正是Object.prototype上面的方法。這也解釋了為什么JS基本上所有對(duì)象都有toString方法
'z' in obj; // true               //obj.z是從foo.prototype繼承而來的,所以'z' in obj返回了true
obj.hasOwnProperty('z'); // false   //但是obj.hasOwnProperty('z')返回了false,表示z不是obj直接對(duì)象上的,而是對(duì)象的原型鏈上面的屬性。(hsaOwnProperty也是Object.prototype上的方法)

剛才我們訪問x,yz,分別通過原型鏈去查找,我們可以知道:當(dāng)我們訪問對(duì)象的某屬性時(shí),而該對(duì)象上沒有相應(yīng)屬性時(shí),那么它會(huì)通過原型鏈向上查找,一直找到null還沒有話,就會(huì)返回undefined。

基于原型的繼承

function Foo(){
   this.y = 2;     
}

Foo.prototype.x = 1;
var obj3 = new Foo();  //①當(dāng)使用new去調(diào)用的時(shí)候,函數(shù)會(huì)作為構(gòu)造器去調(diào)用②this會(huì)指向一個(gè)對(duì)象(這里是obj3),而這個(gè)對(duì)象的原型會(huì)指向構(gòu)造器的prototype屬性(這里是Foo.prototype)
obj3.y; //2 
obj3.x; //1    //可以看到y(tǒng)是對(duì)象上的,x是原型鏈上的原型(也就是Foo.prototype上)

prototype屬性與原型

我們再來看看Foo.prototype是什么樣的結(jié)構(gòu),當(dāng)我們用函數(shù)聲明去創(chuàng)建一個(gè)空函數(shù)的時(shí)候,那么這個(gè)函數(shù)就有個(gè)prototype屬性,并且它默認(rèn)有兩個(gè)屬性:constructor__proto__

constructor屬性會(huì)指向它本身Foo,__proto__是在chrome中暴露的(不是一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)屬性,知道就行),那么Foo.prototype的原型會(huì)指向Object.prototype。因此Object.prototype上的一些方法toString,valueOf才會(huì)被每個(gè)一般的對(duì)象所使用。

function Foo(){}
typeof Foo.prototype; // "object"
Foo.prototype.x = 1;
var obj3 = new Foo();

總結(jié)一下:我們這里有個(gè)Foo函數(shù),這個(gè)函數(shù)有個(gè)prototype的對(duì)象屬性,它的作用就是當(dāng)使用new Foo()去構(gòu)造實(shí)例的時(shí)候,這個(gè)構(gòu)造器的prototype屬性會(huì)用作new出來的這些對(duì)象的原型。

所以我們要搞清楚,prototype和原型是兩回事,prototype是函數(shù)對(duì)象上的預(yù)設(shè)屬性,原型通常是構(gòu)造器上的prototype屬性。

實(shí)現(xiàn)一個(gè)class繼承另外一個(gè)class

function Person(name, age) {
   this.name = name;    //直接調(diào)用的話,this指向全局對(duì)象(this知識(shí)點(diǎn)整理)
   this.age = age;      //使用new調(diào)用Peoson的話,this會(huì)指向原型為Person.prototype的空對(duì)象,通過this.name給空對(duì)象賦值,最后this作為return值
}

Person.prototype.hi = function() {   //通過Person.prototype.hi創(chuàng)建所有Person實(shí)例共享的方法,(可以參考上節(jié)的左圖:對(duì)象的原型會(huì)指向構(gòu)造器的prototype屬性,所以想讓obj1,obj2,obj3共享一些方法的話,只需在原型對(duì)象上一次性地添加屬性和方法就可以了);
   console.log('Hi, my name is ' + this.name + ',I am ' + this.age + ' years old now.')//這里的this是全局對(duì)象
};

Person.prototype.LEGS_NUM = 2;   //再設(shè)置一些對(duì)Person類的所有實(shí)例共享的數(shù)據(jù)
Person.prototype.ARMS_NUM = 2;
Person.prototype.walk = function() {
  console.log(this.name + ' is walking...');
};

function Student(name, age, className) {  //每個(gè)學(xué)生都屬于人
  Person.call(this, name, age);  //在Student這個(gè)子類里面先調(diào)用一下父類
  this.className = className;
}

//下一步就是我們怎么去把Student的實(shí)例繼承Person.prototype的一些方法

Student.prototype = Object.create(Person.prototype);    //Object.create():創(chuàng)建一個(gè)空對(duì)象,并且這個(gè)對(duì)象的原型指向它的參數(shù)  //這樣子我們可以在訪問Student.prototype的時(shí)候可以向上查找到Person.prototype,又可以在不影響Person的情況下,創(chuàng)建自己的方法
Student.prototype.constructor = Student;  //保持一致性,不設(shè)置的話constructor會(huì)指向Person

Student.prototype.hi = function() {    //通過Student.prototype.hi這樣子的賦值可以覆蓋我們基類Person.prototype.hi
  console.log('Hi, my name is ' + this.name + ',I am ' + this.age + ' years old now, and from ' + this.className + '.');
}
Student.prototype.learn = function(subject) {    //同時(shí),我們又有自己的learn方法
  console.log(this.name + 'is learning ' + subject + ' at' + this.className + '.');
};

//test
var yun = new Student('Yunyun', 22, 'Class 3,Grade 2');
yun.hi(); //Hi,my name is Yunyun,I'm 22 years old now,and from Class 3, Grade 2.
console.log(yun.ARMS_NUM); // 2     //我們本身對(duì)象是沒有的,對(duì)象的原型也就是Student.prototype也沒有,但是我們用了繼承,繼續(xù)向上查找,找到了Person.prototype.ARMS_NUM,所以返回2
yun.walk(); //Yunyun is walking...
yun.learn('math'); //Yunyun is learning math at Class 3,Grade 2.

結(jié)合圖我們來倒過來分析一下上面代碼:我們先通過new Student創(chuàng)建了一個(gè)Student的實(shí)例yunyun的原型指向構(gòu)造器的prototype屬性(這里就是Student.prototype),Student.prototype上有hi方法和learn方法,Student.prototype是通過Object.create(Person.prototype)構(gòu)造的,所以這里的Student.prototype是空對(duì)象,并且這個(gè)對(duì)象的原型指向Person.prototype,接著我們在Person.prototype上也設(shè)置了LEGS_NUM,ARMS_NUM屬性以及hi,walk方法。然后我們直接定義了一個(gè)Person函數(shù),Person.prototype就是一個(gè)預(yù)置的對(duì)象,它本身也會(huì)有它的原型,它的原型就是Object.prototype,也正是因?yàn)檫@樣,我們隨便一個(gè)對(duì)象才會(huì)有hasOwnProperty,valueOf,toString這樣些公共的函數(shù),這些函數(shù)都是從Object.prototype上來的。這樣子就實(shí)現(xiàn)了基于原型鏈的繼承。

那我們調(diào)用hiwalk,learn方法的時(shí)候發(fā)生了什么呢?比如我們調(diào)用hi方法的時(shí)候,我們首先看這個(gè)對(duì)象yun上有沒有hi方法,但是在這個(gè)實(shí)例中沒有所以會(huì)向上查找,查找到yun的原型也就是Student.protoype上有這hi方法,所以最終調(diào)用的是Student.prototype.hi,調(diào)用其他方法也是類似的。

改變prototype

我們知道JavaScript中的prototype原型不像Java中的class,Java中的class一旦寫好就很難動(dòng)態(tài)的去改變了,但是JavaScript中的原型實(shí)際上也是普通的對(duì)象,那就意味著在程序運(yùn)行的階段,我們也可以動(dòng)態(tài)的給prototype添加或刪除些屬性。

在上述代碼的基礎(chǔ)上,我們已經(jīng)有yun這個(gè)實(shí)例了,我們接著來進(jìn)行實(shí)驗(yàn):

Student.prototype.x = 101;        //通過Student.prototype.x把yun的原型動(dòng)態(tài)地添加一個(gè)屬性x
yun.x;   //101                    //那我們發(fā)現(xiàn)所有的實(shí)例都會(huì)受到影響
//接著我們做個(gè)有趣的實(shí)驗(yàn)
Student.prototype = {y:2};        //我們直接修改構(gòu)造器的prototype屬性,把它賦值為一個(gè)新的對(duì)象
yun.y;  //undefined               
yun.x;  //101                     //所以我們得出:當(dāng)我們修改Student.prototype值的時(shí)候,并不能修改已經(jīng)實(shí)例化的對(duì)象
var Tom = new Student('Tom',3,'Class LOL KengB');  
Tom.x; //undefined                //但當(dāng)我們創(chuàng)建一個(gè)新的實(shí)例時(shí),這一次x就不見了,
Tom.y; //2                        //并且y是新的值

所以說當(dāng)動(dòng)態(tài)修改prototype的時(shí)候,是會(huì)影響所有已創(chuàng)建或新創(chuàng)建的實(shí)例的,但是修改整個(gè)prototype賦值為新的對(duì)象的話,對(duì)已創(chuàng)建的實(shí)例是不會(huì)影響的,但是會(huì)影響后續(xù)的實(shí)例。

實(shí)現(xiàn)繼承的方式

實(shí)現(xiàn)繼承有多種方式,下面我們還是以PersonStudent來分析:

function Person() {
}

function Student() {
}

Student.prototype = Person.prototype; // 我們可不可用這種方式呢?這種方法是錯(cuò)誤的:因?yàn)樽宇怱tudent有自己的一些方法
//,如果通過這樣子賦值,改變Student的同時(shí)也改變了Person。

Student.prototype = new Person(); //這種方式是可以實(shí)現(xiàn)的,但是調(diào)用構(gòu)造函數(shù)有時(shí)候也是有問題的,比如要傳進(jìn)Person一個(gè)name和age
//,這里的Student是個(gè)類,還沒實(shí)例化,這時(shí)候有些奇怪了,傳什么都不是。

Student.prototype = Object.create(Person.prototype); //相對(duì)來說這中方式是比較理想的,這里我們創(chuàng)建了一個(gè)空的對(duì)象
//,并且對(duì)象的原型指向Person.prototype,這樣我們既保證了繼承了Person.prototype上的方法,并且Student.prototype又有自己空的對(duì)象。
//但是Object.create是ES5以后才有的
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