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  • js中的原型,原型链和继承

    在传统的基于Class的语言如Java、C++中,继承的本质是扩展一个已有的Class,并生成新的Subclass。

    由于这类语言严格区分类和实例,继承实际上是类型的扩展。但是,JavaScript最开始是没有类的概念的我们无法直接扩展一个Class,因为根本不存在Class这种类型因此采用原型继承这种方法。

    首先了解一些概念:

    普通对象与函数对象

    构造函数 

    原型对象

    一.普通对象与函数对象

    Object 、Function 是 JS 自带的函数对象,凡是通过 new Function() 创建的对象都是函数对象,其他的都是普通对象。Function Object 也都是通过 New Function()创建的。

    var o1 = {};
    var o2 =new Object();
    var o3 = new f1();
     
    function f1(){};
    var f2 = function(){};
    var f3 = new Function('str','console.log(str)');
     
    console.log(typeof Object); //function
    console.log(typeof Function); //function
    console.log(typeof f1); //function
    console.log(typeof f2); //function
    console.log(typeof f3); //function
    console.log(typeof o1); //object
    console.log(typeof o2); //object
    console.log(typeof o3); //object
     o1 o2 o3 为普通对象,f1 f2 f3 为函数对象

    二. 构造函数

    我们先复习一下构造函数的知识:

    function Person(name, age, job) {
     this.name = name;
     this.age = age;
     this.job = job;
     this.sayName = function() { alert(this.name) } 
    }
    var person1 = new Person('Zaxlct', 28, 'Software Engineer');
    var person2 = new Person('Mick', 23, 'Doctor');
    

    上面的例子中 person1 和 person2 都是 Person 的实例。这两个实例都有一个 constructor (构造函数)属性,该属性(是一个指针)指向 Person。 即:

      console.log(person1.constructor == Person); //true
      console.log(person2.constructor == Person); //true
    

    我们要记住两个概念(构造函数,实例):
    person1 和 person2 都是 构造函数 Person 的实例
    一个公式:
    实例的构造函数属性(constructor)指向构造函数。


    三. 原型对象

    在 JavaScript 中,每当定义一个对象(函数也是对象)时候,对象中都会包含一些预定义的属性。其中每个函数对象都有一个prototype 属性,这个属性指向函数的原型对象。(先用不管什么是 __proto__ 第二节的课程会详细的剖析)

    function Person() {}
    Person.prototype.name = 'Zaxlct';
    Person.prototype.age  = 28;
    Person.prototype.job  = 'Software Engineer';
    Person.prototype.sayName = function() {
      alert(this.name);
    }
      
    var person1 = new Person();
    person1.sayName(); // 'Zaxlct'
    
    var person2 = new Person();
    person2.sayName(); // 'Zaxlct'
    
    console.log(person1.sayName == person2.sayName); //true
    

    我们得到了本文第一个「定律」:

    每个对象都有 __proto__ 属性,但只有函数对象才有 prototype 属性
    

    那什么是原型对象呢?
    我们把上面的例子改一改你就会明白了:

    Person.prototype = {
       name:  'Zaxlct',
       age: 28,
       job: 'Software Engineer',
       sayName: function() {
         alert(this.name);
       }
    }
    

    原型对象,顾名思义,它就是一个普通对象(废话 = =!)。从现在开始你要牢牢记住原型对象就是 Person.prototype ,如果你还是害怕它,那就把它想想成一个字母 A: var A = Person.prototype


    在上面我们给 A 添加了 四个属性:name、age、job、sayName。其实它还有一个默认的属性:constructor

    在默认情况下,所有的原型对象都会自动获得一个 constructor(构造函数)属性,这个属性(是一个指针)指向 prototype 属性所在的函数(Person)

    上面这句话有点拗口,我们「翻译」一下:A 有一个默认的 constructor 属性,这个属性是一个指针,指向 Person。即:
    Person.prototype.constructor == Person


    在上面第二小节《构造函数》里,我们知道实例的构造函数属性(constructor)指向构造函数person1.constructor == Person

    这两个「公式」好像有点联系:

    person1.constructor == Person
    Person.prototype.constructor == Person
    

    person1 为什么有 constructor 属性?那是因为 person1 是 Person 的实例。
    那 Person.prototype 为什么有 constructor 属性??同理, Person.prototype (你把它想象成 A) 也是Person 的实例。
    也就是在 Person 创建的时候,创建了一个它的实例对象并赋值给它的 prototype,基本过程如下:

     var A = new Person();
     Person.prototype = A;
    

    结论:原型对象(Person.prototype)是 构造函数(Person)的一个实例。


    原型对象其实就是普通对象(但 Function.prototype 除外,它是函数对象,但它很特殊,他没有prototype属性(前面说道函数对象都有prototype属性))。看下面的例子:

     function Person(){};
     console.log(Person.prototype) //Person{}
     console.log(typeof Person.prototype) //Object
     console.log(typeof Function.prototype) // Function,这个特殊
     console.log(typeof Object.prototype) // Object
     console.log(typeof Function.prototype.prototype) //undefined
    

    Function.prototype 为什么是函数对象呢?

     var A = new Function ();
     Function.prototype = A;
    

    上文提到凡是通过 new Function( ) 产生的对象都是函数对象。因为 A 是函数对象,所以Function.prototype 是函数对象。

    那原型对象是用来做什么的呢?主要作用是用于继承。举个例子:

      var Person = function(name){
        this.name = name; // tip: 当函数执行时这个 this 指的是谁?
      };
      Person.prototype.getName = function(){
        return this.name;  // tip: 当函数执行时这个 this 指的是谁?
      }
      var person1 = new person('Mick');
      person1.getName(); //Mick
    

    从这个例子可以看出,通过给 Person.prototype 设置了一个函数对象的属性,那有 Person 的实例(person1)出来的普通对象就继承了这个属性。具体是怎么实现的继承,就要讲到下面的原型链了。

    小问题,上面两个 this 都指向谁?

      var person1 = new person('Mick');
      person1.name = 'Mick'; // 此时 person1 已经有 name 这个属性了
      person1.getName(); //Mick  
    

    故两次 this 在函数执行时都指向 person1。



    四.继承

    首先我们需要一个构造函数:

    function Student(props) {
        this.name = props.name || 'Unnamed';
    }
    
    Student.prototype.hello = function () {
        alert('Hello, ' + this.name + '!');
    }

    还需要这个函数的原型链:

    Student的原型链:

    js-proto

    基于Student扩展出PrimaryStudent,可以先定义出PrimaryStudent

    function PrimaryStudent(props) {
        // 调用Student构造函数,绑定this变量:
        Student.call(this, props);
        this.grade = props.grade || 1;
    }


    但是,调用了Student构造函数不等于继承了StudentPrimaryStudent创建的对象的原型是:

    new PrimaryStudent() ----> PrimaryStudent.prototype ----> Object.prototype ----> null
    

    必须想办法把原型链修改为:

    new PrimaryStudent() ----> PrimaryStudent.prototype ----> Student.prototype ----> Object.prototype ----> null
    

    这样,原型链对了,继承关系就对了。新的基于PrimaryStudent创建的对象不但能调用PrimaryStudent.prototype定义的方法,也可以调用Student.prototype定义的方法。

    如果你想用最简单粗暴的方法这么干:

    PrimaryStudent.prototype = Student.prototype;
    

    是不行的!如果这样的话,PrimaryStudentStudent共享一个原型对象,那还要定义PrimaryStudent干啥?

    我们必须借助一个中间对象来实现正确的原型链,这个中间对象的原型要指向Student.prototype。为了实现这一点,参考道爷(就是发明JSON的那个道格拉斯)的代码,中间对象可以用一个空函数F来实现:

    // PrimaryStudent构造函数:
    function PrimaryStudent(props) {
        Student.call(this, props);
        this.grade = props.grade || 1;
    }
    
    // 空函数F:
    function F() {
    }
    
    // 把F的原型指向Student.prototype:
    F.prototype = Student.prototype;
    
    // 把PrimaryStudent的原型指向一个新的F对象,F对象的原型正好指向Student.prototype:
    PrimaryStudent.prototype = new F();
    
    // 把PrimaryStudent原型的构造函数修复为PrimaryStudent:
    PrimaryStudent.prototype.constructor = PrimaryStudent;
    
    // 继续在PrimaryStudent原型(就是new F()对象)上定义方法:
    PrimaryStudent.prototype.getGrade = function () {
        return this.grade;
    };
    
    // 创建xiaoming:
    var xiaoming = new PrimaryStudent({
        name: '小明',
        grade: 2
    });
    xiaoming.name; // '小明'
    xiaoming.grade; // 2
    
    // 验证原型:
    xiaoming.__proto__ === PrimaryStudent.prototype; // true
    xiaoming.__proto__.__proto__ === Student.prototype; // true
    
    // 验证继承关系:
    xiaoming instanceof PrimaryStudent; // true
    xiaoming instanceof Student; // true
    

    用一张图来表示新的原型链:

    js-proto-extend

    注意,函数F仅用于桥接,我们仅创建了一个new F()实例,而且,没有改变原有的Student定义的原型链。

    如果把继承这个动作用一个inherits()函数封装起来,还可以隐藏F的定义,并简化代码:

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

    这个inherits()函数可以复用:

    function Student(props) {
        this.name = props.name || 'Unnamed';
    }
    
    Student.prototype.hello = function () {
        alert('Hello, ' + this.name + '!');
    }
    
    function PrimaryStudent(props) {
        Student.call(this, props);
        this.grade = props.grade || 1;
    }
    
    // 实现原型继承链:
    inherits(PrimaryStudent, Student);
    
    // 绑定其他方法到PrimaryStudent原型:
    PrimaryStudent.prototype.getGrade = function () {
        return this.grade;
    };
    

    小结

    JavaScript的原型继承实现方式就是:

    1. 定义新的构造函数,并在内部用call()调用希望“继承”的构造函数,并绑定this

    2. 借助中间函数F实现原型链继承,最好通过封装的inherits函数完成;

    3. 继续在新的构造函数的原型上定义新方法。

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