搞懂 Javascript中this 指向及继承原理

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在理解继承之前,需要知道 js 的三个东西:

  1. 什么是 JS 原型链
  2. this 的值到底是什么
  3. JS 的new 到底是干什么的

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一、什么是 JS 原型链?

我们知道 JS 有对象,比如

    var obj = { name: 'obj' } 

我们通过控制台把obj 打印出来:

clipboard.png

我们会发现 obj已经有几个属性(方法)了。那么问题来了:valueOf/toString/constructor 是怎么来?我们并没有给 obj.valueOf 赋值呀。

上面这个图有点难懂,手画一个示意图:

clipboard.png

我们发现控制台打出来的结果是:

  1. obj本身有一个属性 name (这是我们给它加的)
  2. obj还有一个属性叫做 __proto__(它是一个对象)
  3. obj还有一个属性,包括 valueOf, toString, constructor等
  4. obj.__proto__其实也有一个叫做__proto__的属性(console.log没有显示),值为 null

现在回到我们的问题:obj 为什么会拥有 valueOf / toString / constructor 这几个属性?

答案: 这跟 __proto__有关 。

当我们「读取」 obj.toString 时,JS 引擎会做下面的事情:

  1. 看看 obj 对象本身有没有 toString 属性。没有就走到下一步。
  2. 看看 obj.__proto__ 对象有没有 toString 属性, 发现 obj.__proto__toString 属性, 于是找到了,所以 obj.toString实际就是第2步中找到的 obj.__proto__.toString
  3. 如果 obj.__proto__没有,那么浏览器会继续查看 obj.__proto__.__proto__
  4. 如果 obj.__proto__.__proto__ 也没有,那么浏览器会继续查看 obj.__proto__.__proto__.__proto__

5.直到找到 toString 或者 __proto__null

上面的过程,就是「读」属性的「搜索过程」。而这个「搜索过程」,是连着由 proto 组成的链子一直走的。这个链子,就叫做「原型链」。

共享原型链

现在我们还有另一个对象

var obj2 = { name: 'obj2' }

如图:

clipboard.png

那么 obj.toStringobj2.toString 其实是同一东西, 也就是 obj2.__proto__.toString
说白了,我们改其中的一个 __proto__.toString ,那么另外一个其实也会变!

差异化

如果我们想让 obj.toString 和 obj2.toString 的行为不同怎么做呢?
直接赋值就好了:

obj.toString = function(){ return '新的 toString 方法' }    

clipboard.png

小结

  1. [读]属性时会沿着原型链搜索
  2. [新增]属性时不会去看原型链

二、 this 的值到底是什么

你可能遇到过这样的 JS 面试题:

var obj = {
  foo: function(){
    console.log(this)
  }
}

var bar = obj.foo
obj.foo() // 打印出的 this 是 obj
bar() // 打印出的 this 是 window   

请解释最后两行函数的值为什么不一样。

函数调用

JS(ES5)里面有三种函数调用形式:

func(p1, p2) 
obj.child.method(p1, p2)
func.call(context, p1, p2) // 先不讲 apply

一般,初学者都知道前两种形式,而且认为前两种形式「优于」第三种形式。

我们方方老师大姥说了,你一定要记住,第三种调用形式,才是正常调用形式:

    func.call(context, p1, p2)

其他两种都是语法糖,可以等价地变为 call 形式:

func(p1, p2)等价于 func.call(undefined, p1, p2);

obj.child.method(p1, p2) 等价于 obj.child.method.call(obj.child, p1, p2);

至此我们的函数调用只有一种形式:

func.call(context, p1, p2)

这样,this 就好解释了 this就是上面 context

this 是你 call 一个函数时传的 context,由于你从来不用 call 形式的函数调用,所以你一直不知道。

先看 func(p1, p2) 中的 this 如何确定:

当你写下面代码时

function func(){
  console.log(this)
}

func()

等价于

function func(){
  console.log(this)
}

func.call(undefined) // 可以简写为 func.call()

按理说打印出来的 this 应该就是 undefined 了吧,但是浏览器里有一条规则:

如果你传的 contextnull 或者 undefined,那么 window 对象就是默认的 context(严格模式下默认 context 是 undefined)

因此上面的打印结果是 window。如果你希望这里的 this 不是 window,很简单:

func.call(obj) // 那么里面的 this 就是 obj 对象了     

回到题目:

var obj = {
  foo: function(){
    console.log(this)
  }
}

var bar = obj.foo
obj.foo() // 转换为 obj.foo.call(obj),this 就是 obj
bar() 
// 转换为 bar.call()
// 由于没有传 context
// 所以 this 就是 undefined
// 最后浏览器给你一个默认的 this —— window 对象    

[ ] 语法

function fn (){ console.log(this) }
var arr = [fn, fn2]
arr[0]() // 这里面的 this 又是什么呢? 

我们可以把 arr[0]( ) 想象为arr.0( ),虽然后者的语法错了,但是形式与转换代码里的 obj.child.method(p1, p2) 对应上了,于是就可以愉快的转换了:

        arr[0]() 
假想为    arr.0()
然后转换为 arr.0.call(arr)
那么里面的 this 就是 arr 了

小结:

  1. this 就是你 call 一个函数时,传入的第一个参数。
  2. 如果你的函数调用不是 call 形式, 请将其转换为 call 形式

三、JS 的 new 到底是干什么的?

我们声明一个士兵,具有如下属性:

var 士兵 = {
  ID: 1, // 用于区分每个士兵
  兵种:"美国大兵",
  攻击力:5,
  生命值:42, 
  行走:function(){ /*走俩步的代码*/},
  奔跑:function(){ /*狂奔的代码*/  },
  死亡:function(){ /*Go die*/    },
  攻击:function(){ /*糊他熊脸*/   },
  防御:function(){ /*护脸*/       }
}

我们制造一个士兵, 只需要这样:

兵营.制造(士兵)           

如果需要制造 100 个士兵怎么办呢?

循环 100 次吧:

var 士兵们 = []
var 士兵
for(var i=0; i<100; i++){
  士兵 = {
    ID: i, // ID 不能重复
    兵种:"美国大兵",
    攻击力:5,
    生命值:42, 
    行走:function(){ /*走俩步的代码*/},
    奔跑:function(){ /*狂奔的代码*/  },
    死亡:function(){ /*Go die*/    },
    攻击:function(){ /*糊他熊脸*/   },
    防御:function(){ /*护脸*/       }
  }
  士兵们.push(士兵)
}

兵营.批量制造(士兵们)

哎呀,看起来好简单

质疑

上面的代码存在一个问题:浪费了很多内存

  1. 行走、奔跑、死亡、攻击、防御这五个动作对于每个士兵其实是一样的,只需要各自引用同一个函数就可以了,没必要重复创建 100 个行走、100个奔跑……
  2. 这些士兵的兵种和攻击力都是一样的,没必要创建 100 次。
  3. 只有 ID 和生命值需要创建 100 次,因为每个士兵有自己的 ID 和生命值。

改进

通过第一节可以知道 ,我们可以通过原型链来解决重复创建的问题:我们先创建一个「士兵原型」,然后让「士兵」的 proto 指向「士兵原型」。

var 士兵原型 = {
  兵种:"美国大兵",
  攻击力:5,
  行走:function(){ /*走俩步的代码*/},
  奔跑:function(){ /*狂奔的代码*/  },
  死亡:function(){ /*Go die*/    },
  攻击:function(){ /*糊他熊脸*/   },
  防御:function(){ /*护脸*/       }
}

var 士兵们 = []
var 士兵
for(var i=0; i<100; i++){
  士兵 = {
    ID: i, // ID 不能重复
    生命值:42
  }

  /*实际工作中不要这样写,因为 __proto__ 不是标准属性*/
  士兵.__proto__ = 士兵原型 

  士兵们.push(士兵)
}

兵营.批量制造(士兵们)

优雅?

有人指出创建一个士兵的代码分散在两个地方很不优雅,于是我们用一个函数把这两部分联系起来:

function 士兵(ID){
  var 临时对象 = {};
  临时对象.__proto__ = 士兵.原型;
  临时对象.ID = ID;
  临时对象.生命值 = 42;
  
  return 临时对象;
}  

士兵.原型 = {
  兵种:"美国大兵",
  攻击力:5,
  行走:function(){ /*走俩步的代码*/},
  奔跑:function(){ /*狂奔的代码*/  },
  死亡:function(){ /*Go die*/    },
  攻击:function(){ /*糊他熊脸*/   },
  防御:function(){ /*护脸*/       }
}

// 保存为文件:士兵.js

 然后就可以愉快地引用「士兵」来创建士兵了:

var 士兵们 = []
for(var i=0; i<100; i++){
  士兵们.push(士兵(i))
}

兵营.批量制造(士兵们)

JS 之父看到大家都这么搞,觉得何必呢,我给你们个糖吃,于是 JS 之父创建了 new 关键字,可以让我们少写几行代码:

clipboard.png

只要你在士兵前面使用 new 关键字,那么可以少做四件事情:

  1. 不用创建临时对象,因为 new 会帮你做(你使用「this」就可以访问到临时对象);
  2. 不用绑定原型,因为new 会帮你做(new 为了知道原型在哪,所以指定原型的名字 prototype);
  3. 不用 return 临时对象,因为 new 会帮你做;
  4. 不要给原型想名字了,因为 new 指定名字为 prototype

这一次用 new 来写

function 士兵(ID){
  this.ID = ID
  this.生命值 = 42
}

士兵.prototype = {
  兵种:"美国大兵",
  攻击力:5,
  行走:function(){ /*走俩步的代码*/},
  奔跑:function(){ /*狂奔的代码*/  },
  死亡:function(){ /*Go die*/    },
  攻击:function(){ /*糊他熊脸*/   },
  防御:function(){ /*护脸*/       }
}

// 保存为文件:士兵.js
然后是创建士兵(加了一个 new 关键字):

var 士兵们 = []
for(var i=0; i<100; i++){
  士兵们.push(new 士兵(i))
}

兵营.批量制造(士兵们)

new 的作用,就是省那么几行代码。(也就是所谓的语法糖)

注意 constructor 属性

new 操作为了记录「临时对象是由哪个函数创建的」,所以预先给「士兵.prototype」加了一个 constructor 属性:

士兵.prototype = {
  constructor: 士兵
}

如果你重新对「士兵.prototype」赋值,那么这个 constructor 属性就没了,所以你应该这么写:

士兵.prototype.兵种 = "美国大兵"
士兵.prototype.攻击力 = 5
士兵.prototype.行走 = function(){ /*走俩步的代码*/}
士兵.prototype.奔跑 = function(){ /*狂奔的代码*/  }
士兵.prototype.死亡 = function(){ /*Go die*/    }
士兵.prototype.攻击 = function(){ /*糊他熊脸*/   }
士兵.prototype.防御 = function(){ /*护脸*/       }

或者你也可以自己给 constructor 重新赋值:

士兵.prototype = {
  constructor: 士兵,
  兵种:"美国大兵",
  攻击力:5,
  行走:function(){ /*走俩步的代码*/},
  奔跑:function(){ /*狂奔的代码*/  },
  死亡:function(){ /*Go die*/    },
  攻击:function(){ /*糊他熊脸*/   },
  防御:function(){ /*护脸*/       }
}

四、继承

继承的本质就是上面的讲的原型链

1)借助构造函数实现继承

 function Parent1() {
   this.name = 'parent1';
 }
 
 Parent1.prototype.say = function () {}
 
 function Child1() {
   Parent1.call(this);
   this.type = 'child';
 }

 console.log(new Child1);

打印结果:

clipboard.png

这个主要是借用call 来改变this的指向,通过 call 调用 Parent ,此时 Parent 中的 this 是指 Child1。有个缺点,从打印结果看出 Child1并没有say方法,所以这种只能继承父类的实例属性和方法,不能继承原型属性/方法。

2)借助原型链实现继承

/**
 * 借助原型链实现继承
 */
function Parent2() {
  this.name = 'parent2';
  this.play = [1, 2, 3];
}

function Child2() {
  this.type = 'child2';
}
Child2.prototype = new Parent2();

console.log(new Child2);

var s1 = new Child2();
var s2 = new Child2();

打印:

clipboard.png

通过一讲的,我们知道要共享莫些属性,需要 对象.__proto__ = 父亲对象的.prototype,但实际上我们是不能直接 操作__proto__,这时我们可以借用 new 来做,所以
Child2.prototype = new Parent2(); <=> Child2.prototype.__proto__ = Parent2.prototype; 这样我们借助 new 这个语法糖,就可以实现原型链继承。但这里有个总是,如打印结果,我们给 s1.play新增一个值 ,s2 也跟着改了。所以这个是原型链继承的缺点,原因是 s1.__pro__ 和 s2.__pro__指向同一个地址即 父类的prototype

3)组合方式实现继承

/**
 * 组合方式
 */

function Parent3() {
  this.name = 'parent3';
  this.play = [1, 2, 3];
}

Parent3.prototype.say = function () { }

function Child3 () {
  Parent3.call(this);
  this.type = 'child3';
}

Child3.prototype = new Parent3();

var s3 = new Child3();
var s4 = new Child3();
s3.play.push(4);
console.log(new Child3);
console.log(s3.play, s4.play)

打印:

clipboard.png

将 1 和 2 两种方式组合起来,就可以解决1和2存在问题,这种方式为组合继承。这种方式有点缺点就是我实例一个对象的时, 父类 new 了两次,一次是var s3 = new Child3()对应 Child3.prototype = new Parent3()还要new 一次。

4)组合继承的优化1

function Parent4() {
  this.name = 'parent4';
  this.play = [1, 2, 3];
}

Parent4.prototype.say = function () { }

function Child4() {
  Parent4.call(this);
  this.type = 'child4';
}

Child4.prototype = Parent4.prototype;

var s5 = new Child4();
var s6 = new Child4();


这边主要为 Child4.prototype = Parent4.prototype, 因为我们通过构造函数就可以拿到所有属性和实例的方法,那么现在我想继承父类的原型对象,所以你直接赋值给我就行,不用在去 new 一次父类。其实这种方法还是有问题的,如果我在控制台打印以下两句:

clipboard.png
从打印可以看出,此时我是没有办法区分一个对象 是直接 由它的子类实例化还是父类呢?我们还有一个方法判断来判断对象是否是类的实例,那就是用 constructor,我在控制台打印以下内容:

clipboard.png

咦,你会发现它指向的是父类 ,这显然不是我们想要的结果, 上面讲过我们 prototype里面有一个 constructor, 而我们此时子类的 prototype 指向是 父类的 prototye ,而父类prototype里面的contructor当然是父类自己的,这个就是产生该问题的原因。

组合继承的优化2

/**
 * 组合继承的优化2
 */

function Parent5() {
  this.name = 'parent4';
  this.play = [1, 2, 3];
}

Parent5.prototype.say = function () { }

function Child5() {
  Parent5.call(this);
  this.type = 'child4';
}

Child5.prototype = Object.create(Parent5.prototype);

这里主要使用Object.create(),它的作用是将对象继承到__proto__属性上。举个例子:

var test = Object.create({x:123,y:345});
console.log(test);//{}
console.log(test.x);//123
console.log(test.__proto__.x);//3
console.log(test.__proto__.x === test.x);//true

那大家可能说这样解决了吗,其实没有解决,因为这时 Child5.prototype 还是没有自己的 constructor,它要找的话还是向自己的原型对象上找最后还是找到 Parent5.prototype, constructor还是 Parent5 ,所以要给 Child5.prototype 写自己的 constructor:

Child5.prototype = Object.create(Parent5.prototype);
Child5.prototype.constructor = Child5;

参考

什么是 JS 原型链?
this 的值到底是什么?一次说清楚
JS 的 new 到底是干什么的?

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