JavaScript 原型链

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依韵_宵音
    阅读 9 分钟

    大部分面向对象的编程语言，都是以“类”（class）作为对象体系的语法基础。JavaScript语言中是没有class的概念的(ES6之前,ES6中虽然提供了class的写法，但实现原理并不是传统的“类”class概念，仅仅是一种写法)， 但是它依旧可以实现面向对象的编程，这就是通过JavaScript中的“原型对象”(prototype)来实现的。

    prototype 属性

    请看这样一个例子:

    function Person(name, gender) {
    this.name = name;
    this.gender = gender;
    this.sayHello = function() {
        console.log('Hello,I am', this.name, '. I\'m a', this.gender);
    };
}

    这样定义了一个构造函数，我们创建对象就可以使用这个构造函数作为模板来生成。不过以面向对象的思想来看，不难发现其中的一点问题:name和gender属性是每个实例都各不相同，作为一个自身的属性没有问题，而sayHello方法，每个实例对象应该都有，而且都一样，给每个实例对象一个全新的、完全不同(虽然代码内容一样，但JavaScript中每个sayHello的值都在内存中单独存在)的sayHello方法是没有必要的。

    var zs = new Person('zhang san', 'male'),
    xh = new Person('xiao hong', 'female');

zs.sayHello(); // Hello,I am zhang san . I'm a male
xh.sayHello(); // Hello,I am xiao hong . I'm a female

zs.sayHello === xh.sayHello;  // false

    上面代码中展示了zs.sayHell和xh.sayHello这两个作用相同，而且看起来代码内容也是完全一样的对象，实际是两个独立的，互不相关的对象。

    面向对象思想中，是将公共的、抽象的属性和方法提取出来，作为一个基类，子类继承这个基类，从而继承到这些属性和方法。而JavaScript中则可以通过prototype属性来实现类似的作用。以下是上面代码的改进示例:

    function Person(name, gender) {
    this.name = name;
    this.gender = gender;
}
Person.prototype.sayHello = function() {
    console.log('Hello,I am', this.name, '. I\'m a', this.gender);
};

var zs = new Person('zhang san', 'male'),
    xh = new Person('xiao hong', 'female');

zs.sayHello(); // Hello,I am zhang san . I'm a male
xh.sayHello(); // Hello,I am xiao hong . I'm a female

zs.sayHello === xh.sayHello;  // true

    这时将sayHello方法定义到Person对象上的prototype属性上，取代了在构造函数中给每个实例对象添加sayHello方法。可以看到，其还能实现和之前相同的作用，而且zs.sayHell和xh.sayHello是相同的内容，这样就很贴近面向对象的思想了。那么zs和xh这两个对象，是怎么访问到这个sayHello方法的呢？

    在浏览器控制台中打印出zs，将其展开，可以看到下面的结果:

    zs;
/**
 * 
Person
    gender: "male"
    name: "zhang san"
    __proto__: Object
        constructor: function Person(name, gender) 
            arguments: null
            caller: null
            length: 2 
            name: "Person"
            prototype: Object
        sayHello:function()
            arguments:null
            caller:null
            length:0
            name:""
            prototype:Object
*/

    zs这个对象只有两个自身的属性gender和name，这和其构造函数Person的模板相同，并且可以在Person对象的__proto__属性下找到sayHello方法。那么这个__proto__是什么呢？它是浏览器环境下部署的一个对象，它指的是当前对象的原型对象，也就是构造函数的prototype属性。

    现在就可以明白了，我们给构造函数Person对象的prototype属性添加了sayHello方法，zs和xh这两个通过Person构造函数产生的对象，是可访问到Person对象的prototype属性的，所以我们定义在prototype下的sayHello方法，Person的实例对象都可以访问到。

    关于构造函数的new命令原理是这样的:

    1. 创建一个空对象，作为将要返回的对象实例

    2. 将这个空对象的原型，指向构造函数的prototype属性

    3. 将这个空对象赋值给函数内部的this关键字

    4. 开始执行构造函数内部的代码

    constructor 属性

    prototype下有一个属性constructor，默认指向此prototype对象所在的构造函数。

    如上例中的zs下__proto__的constructor值为function Person(name, gender)。

    由于此属性定义在prototype属性上，所以它可以在所有的实例对象中获取到。

    zs.constructor;
// function Person(name, gender) {
//     this.name = name;
//     this.gender = gender;
// }

zs.hasOwnProperty('constructor'); // false
zs.constructor === Person; // true

zs.constructor === Function; // false
zs.constructor === Object; // false

    将constructor属性放在prototype属性中的一个作用是，可以通过这个属性来判断这个对象是由哪个构造函数产生的，上面代码中，zs是由Person构造函数产生的，而不是Function或者Object构造函数产生。

    constructor属性的另一个作用就是:提供了一种继承的实现模式。

    function Super() {
    // ...
}

function Sub() {
    Sub.superclass.constructor.call(this);
    // ...
}

Sub.superclass = new Super();

    上面代码中，Super和Sub都是构造函数，在Sub内部的this上调用Super，就会形成Sub继承Super的效果，miniui中是这样实现继承的:

    mini.Control = function(el) {    
    mini.Control.superclass.constructor.apply(this, arguments);
    // ...
}
// 其中的superclass指代父类的prototype属性

    我们自己写一个例子:

    // 父类
function Animal(name) {
    this.name = name;
    this.introduce = function() {
        console.log('Hello , My name is', this.name);
    }
}
Animal.prototype.sayHello = function() {
    console.log('Hello, I am:', this.name);
}

// 子类
function Person(name, gender) {
    Person.superclass.constructor.apply(this, arguments);
    this.gender = gender;
}
Person.superclass = new Animal();

// 子类
function Dog(name) {
    Dog.superclass.constructor.apply(this, arguments);    
}
Dog.superclass = new Animal();

    基本原理就是在子类中使用父类的构造函数。在Person和Dog中均没有对name属性和introduce方法进行操作，只是使用了父类Animal的构造函数，就可以将name属性和introduce方法继承来，请看下面例子:

    var zs = new Person('zhang san', 'male');

zs; // Person {name: "zhang san", gender: "male"}
zs.sayHello(); // Uncaught TypeError: zs.sayHello is not a function(…)
zs.introduce(); // Hello , My name is zhang san

var wangCai = new Dog("旺财");

wangCai; // Dog {name: "旺财"}
wangCai.introduce(); // Hello , My name is 旺财

    确实实现了我们需要的效果。可是我们发现在调用zs.sayHello()时报错了。为什么呢？

    其实不难发现问题，我们的Person.superclass是Animal的一个实例，是有sayHello方法的，但是我们在Perosn构造函数的内部，只是使用了Person.superclass.constructor。而Person.superclass.constructor指的仅仅是Animal构造函数本身，并没有包括Animal.prototype，所以没有sayHello方法。

    一种改进方法是:将自定义的superclass换为prototype，即:

    function Person(name, gender) {
    Person.prototype.constructor.apply(this, arguments);
    this.gender = gender;
}
Person.prototype = Animal.prototype;

var zs = new Person('zhang san', 'male');
zs.sayHello(); // Hello, I am: zhang san
zs.introduce() // Hello , My name is zhang san

    这样就全部继承到了Animal.prototype下的方法。

    但是一般不要这样做，上面写法中Person.prototype = Animal.prototype; 等号两端都是一个完整的对象，进行赋值时，Person.prototype的原对象完全被Animal.prototype替换，切断了和之前原型链的联系，而且此时Person.prototype和Animal.prototype是相同的引用，给Person.prototype 添加的属性方法也将添加到Animal.prototype，反之亦然，这将引起逻辑混乱。

    因此我们在原型上进行扩展是，通常是添加属性，而不是替换为一个新对象。

    // 好的写法
Person.prototype.sayHello = function() {
    console.log('Hello,I am', this.name, '. I\'m a', this.gender);
};
Person.prototype. // .. 其他属性 

// 不好的写法
Person.prototype = {
    sayHello:function(){
        console.log('Hello,I am', this.name, '. I\'m a', this.gender);
    },
    // 其他属性方法 ...
}

    JavaScript 原型链

    JavaScript的所有对象都有构造函数，而所有构造函数都有prototype属性（其实是所有函数都有prototype属性），所以所有对象都有自己的原型对象。

    对象的属性和方法，有可能是定义在自身，也有可能是定义在它的原型对象。由于原型本身也是对象，又有自己的原型，所以形成了一条原型链（prototype chain）。

    
zs.sayHello(); // Hello,I am zhang san . I'm a male

zs.toString(); // "[object Object]"

    例如上面的zs对象，它的原型对象是Person的prototype属性，而Person的prototype本身也是一个对象，它的原型对象是Object.prototype。

    zs本身没有sayHello方法，JavaScript通过原型链向上继续寻找，在Person.prototype上找到了sayHello方法。toString方法在zs对象本身上没有，Person.prototype上也没有，因此继续沿原型链查找，最终可以在Object.prototype上找到了toString方法。

    而Object.prototype的原型指向null，由于null没有任何属性，因此原型链到Object.prototype终止，所以Object.prototype是原型链的最顶端。

    “原型链”的作用是，读取对象的某个属性时，JavaScript引擎先寻找对象本身的属性，如果找不到，就到它的原型去找，如果还是找不到，就到原型的原型去找。如果直到最顶层的Object.prototype还是找不到，则返回undefined。

    如果对象自身和它的原型，都定义了一个同名属性，那么优先读取对象自身的属性，这叫做“覆盖”（overiding）。

    JavaScript中通过原型链实现了类似面向对象编程语言中的继承，我们在复制一个对象时，只用复制其自身的属性即可，无需将整个原型链进行一次复制，Object.prototype下的hasOwnProperty方法可以判断一个属性是否是该对象自身的属性。

    实例对象、构造函数、prototype之间的关系可用下图表示:

    instranceof 运算符

    instanceof运算符返回一个布尔值，表示指定对象是否为某个构造函数的实例。由于原型链的关系，所谓的实例并不一定是某个构造函数的直接实例，更准确的描述，应该是:返回一个后者的原型对象是否在前者的原型链上

    zs instanceof Person; // true
zs instanceof Object ;// true 

var d = new Date();
d instanceof Date; // true
d instanceof Object; // true

    原型链相关属性和方法

    Object.prototype.hasOwnProperty()

    hasOwnProperty()方法用来判断某个对象是否含有指定的自身属性。这个方法可以用来检测一个对象是否含有特定的自身属性，和 in 运算符不同，该方法会忽略掉那些从原型链上继承到的属性。

    zs.hasOwnProperty('name'); // true
zs.hasOwnProperty('gender'); // true

zs.hasOwnProperty('sayHello'); // fasle
Person.prototype.hasOwnProperty('sayHello'); // true 

zs.hasOwnProperty('toString'); // fasle
Object.prototype.hasOwnProperty('toString'); // true

    Object.prototype.isPrototypeOf()

    对象实例的isPrototypeOf方法，用来判断一个对象是否是另一个对象的原型。

    var o1 = {};
var o2 = Object.create(o1);
var o3 = Object.create(o2);

o2.isPrototypeOf(o3) // true
o1.isPrototypeOf(o3) // true

    上面代码表明，只要某个对象处在原型链上，isProtypeOf都返回true。

    Object.prototype.isPrototypeOf({}) // true
Object.prototype.isPrototypeOf([]) // true
Object.prototype.isPrototypeOf(/xyz/) // true
Object.prototype.isPrototypeOf(Object.create(null)) // false

    看起来这个方法和instanceof运算符作用类似，但实际使用是不一样的。

    例如:

    zs instanceof Person ; // true;

Person.isPrototypeOf(zs);// false
Person.prototype.isPrototypeOf(zs); // true

    zs instanceof Person可理解为判断Person.prototype在不在zs的原型链上。 而Person.isPrototypeOf(zs)指的就是Person本身在不在zs的原型链上，所以返回false，只有Person.prototype.isPrototypeOf(zs)才为 true。

    Object.getPrototypeOf()

    ES5Object.getPrototypeOf方法返回一个对象的原型。这是获取原型对象的标准方法。

    // 空对象的原型是Object.prototype
Object.getPrototypeOf({}) === Object.prototype
// true

// 函数的原型是Function.prototype
function f() {}
Object.getPrototypeOf(f) === Function.prototype
// true

// f 为 F 的实例对象，则 f 的原型是 F.prototype
var f = new F();
Object.getPrototypeOf(f) === F.prototype
// true

Object.getPrototypeOf("foo");
// TypeError: "foo" is not an object (ES5 code)
Object.getPrototypeOf("foo");
// String.prototype                  (ES6 code)

    此方法是ES5方法，需要IE9+。在ES5中，参数只能是对象，否则将抛出异常，而在ES6中，此方法可正确识别原始类型。

    Object.setPrototypeOf()

    ES5Object.setPrototypeOf方法可以为现有对象设置原型，返回一个新对象。接受两个参数，第一个是现有对象，第二个是原型对象。

    var a = {x: 1};
var b = Object.setPrototypeOf({}, a);
// 等同于
// var b = {__proto__: a};

b.x // 1

    上面代码中，b对象是Object.setPrototypeOf方法返回的一个新对象。该对象本身为空、原型为a对象，所以b对象可以拿到a对象的所有属性和方法。b对象本身并没有x属性，但是JavaScript引擎找到它的原型对象a，然后读取a的x属性。

    new命令通过构造函数新建实例对象，实质就是将实例对象的原型，指向构造函数的prototype属性，然后在实例对象上执行构造函数。

    var F = function () {
  this.foo = 'bar';
};

// var f = new F();等同于下面代码
var f = Object.setPrototypeOf({}, F.prototype);
F.call(f);

    Object.create()

    ES5Object.create方法用于从原型对象生成新的实例对象，它接收两个参数:第一个为一个对象，新生成的对象完全继承前者的属性(即新生成的对象的原型此对象)；第二个参数为一个属性描述对象，此对象的属性将会被添加到新对象。(关于属性描述对象可参考:MDN - Object.defineProperty())

    上面代码举例:

    var zs = new Person('zhang san', 'male');

var zs_clone = Object.create(zs);

zs_clone; // {}
zs_clone.sayHello(); // Hello,I am zhang san . I'm a male
zs_clone.__proto__ === zs; // true
// Person
//     __proto__: Person
//         gender: "male"
//         name: "zhang san"
//         __proto__: Object

    可以 看出 创建的新对象zs_clone的原型为zs，从而获得了zs的全部属性和方法。但是其自身属性为空，若需要为新对象添加自身属性，则使用第二个参数即可。

    var zs_clone = Object.create(zs, {
    name: { value: 'zhangsan\'s clone' },
    gender: { value: 'male' },
    age: { value: '25' }
});
zs_clone; // Person {name: "zhangsan's clone", gender: "male", age: "25"}

    参考链接

    更多可见JavaScript 原型链

    instanceofconstructorprototypefunctionjavascript
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    JavaScript this关键字

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