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js中的原型,原型链和继承

wujiajia 2018-03-22 09:58 原文

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Student，PrimaryStudent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，PrimaryStudent和Student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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