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  • 【转载】Javascript原型继承-学习笔记

    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)

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