js内功修炼之九阳神功--原型链

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写在前面

如果说JavaScript是一本武学典籍,那么原型链就是九阳神功。在金庸的武侠小说里面,对九阳神功是这样描述的:
"练成「九阳神功」后,会易筋洗髓;生出氤氲紫气;内力自生速度奇快,无穷无尽,普通拳脚也能使出绝大攻击力;防御力无可匹敌,自动护体,反弹外力攻击,成就金刚不坏之躯;习者速度将受到极大加成;更是疗伤圣典,百病不生,诸毒不侵。至阳热气全力施展可将人焚为焦炭,专门克破所有寒性和阴毒内力。"可见其功法强大。
那么,如何修炼好js中的九阳神功呢?真正的功法大成的技术是从底层上去理解,那种工程师和码农的区别就在于对底层的理解,当你写完一行代码,或者你遇见一个bug,解决的速度取决于你对底层的理解。什么是底层?我目前个人的理解是“在你写每一行代码的时候,它将如何在相应的虚拟机或者V8引擎中是如何运行的,更厉害的程序员甚至知道每条数据的操作是在堆里面还是在栈里面,都做到了然于胸,这是JavaScript的内功最高境界(反正我现在是做不到,我不知道你们能不能,哈哈哈)”。


一、Js原型链的简单理解

**理解原型链之前首先要了解js的基本类型和引用类型:
1、基本类型
基本类型有Undefined、Null、Boolean、Number 和String。这些类型在内存中分别占有固定大小的空间,他们的值保存在栈空间,
我们通过按值来访问的。
基本类型:简单的数据段,存放在栈内存中,占据固定大小的空间。
2、引用类型
引用类型,值大小不固定,栈内存中存放地址指向堆内存中的对象。是按引用访问的
存放在堆内存中的对象,变量实际保存的是一个指针,这个指针指向另一个位置。每个空间大小不一样,要根据情况开进行特定的分配。
当我们需要访问引用类型(如对象,数组,函数等)的值时,首先从栈中获得该对象的地址指针,然后再从堆内存中取得所需的数据。**

js的原型链说简单也简单,说难也难。

首先说明:函数(Function)才有prototype属性,对象(除了Object)拥有_proto_.
原型链的顶层就是Object.prototype,而这个对象的是没有原型对象的。
可以在Chrome输入:

Object.__proto__

输出的是:

ƒ () { [native code] }

可以看到这个没有.prototype属性。

二、prototype和_proto_的区别

我们知道原型是一个对象,其他对象可以通过它实现属性继承。

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var a = {};
console.log(a.prototype);  //undefined
console.log(a.__proto__);  //Object {}

var b = function(){}
console.log(b.prototype);  //b {}
console.log(b.__proto__);  //function() {}

clipboard.png

/*1、字面量方式*/
var a = {};
console.log(a.__proto__);  //Object {}

console.log(a.__proto__ === a.constructor.prototype); //true

/*2、构造器方式*/
var A = function(){};
var a = new A();
console.log(a.__proto__); //A {}

console.log(a.__proto__ === a.constructor.prototype); //true

/*3、Object.create()方式*/
var a1 = {a:1}
var a2 = Object.create(a1);
console.log(a2.__proto__); //Object {a: 1}

console.log(a.__proto__ === a.constructor.prototype); //false(此处即为图1中的例外情况)

clipboard.png

var A = function(){};
var a = new A();
console.log(a.__proto__); //A {}(即构造器function A 的原型对象)
console.log(a.__proto__.__proto__); //Object {}(即构造器function Object 的原型对象)
console.log(a.__proto__.__proto__.__proto__); //null

instanceof究竟是运算什么的?

我曾经简单理解instanceof只是检测一个对象是否是另个对象new出来的实例(例如var a = new Object(),a instanceof Object返回true),但实际instanceof的运算规则上比这个更复杂。

//假设instanceof运算符左边是L,右边是R
L instanceof R 
//instanceof运算时,通过判断L的原型链上是否存在R.prototype
L.__proto__.__proto__ ..... === R.prototype ?

//如果存在返回true 否则返回false
注意:instanceof运算时会递归查找L的原型链,即L.__proto__.__proto__.__proto__.__proto__...直到找到了或者找到顶层为止。

所以一句话理解instanceof的运算规则为:

instanceof检测左侧的__proto__原型链上,是否存在右侧的prototype原型。

图解构造器Function和Object的关系

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我们再配合代码来看一下就明白了:

//①构造器Function的构造器是它自身
Function.constructor=== Function;//true

//②构造器Object的构造器是Function(由此可知所有构造器的constructor都指向Function)
Object.constructor === Function;//true



//③构造器Function的__proto__是一个特殊的匿名函数function() {}
console.log(Function.__proto__);//function() {}

//④这个特殊的匿名函数的__proto__指向Object的prototype原型。
Function.__proto__.__proto__ === Object.prototype//true

//⑤Object的__proto__指向Function的prototype,也就是上面③中所述的特殊匿名函数
Object.__proto__ === Function.prototype;//true
Function.prototype === Function.__proto__;//true

当构造器Object和Function遇到instanceof

Function.__proto__.__proto__ === Object.prototype;//true
Object.__proto__ === Function.prototype;//true

如果看完以上,你还觉得上面的关系看晕了的话,只需要记住下面两个最重要的关系,其他关系就可以推导出来了:

1、所有的构造器的constructor都指向Function

2、Function的prototype指向一个特殊匿名函数,而这个特殊匿名函数的__proto__指向Object.prototype

function、Function、Object和{}

我们知道,在Js中一切皆为对象(Object),但是Js中并没有类(class);Js是基于原型(prototype-based)来实现的面向对象(OOP)的编程范式的,但并不是所有的对象都拥有prototype这一属性:

var a = {}; 
console.log(a.prototype);  //=> undefined
 
var b = function(){}; 
console.log(b.prototype);  //=> {}
 
var c = 'Hello'; 
console.log(c.prototype);  //=> undefined

prototype是每个function定义时自带的属性,但是Js中function本身也是对象,我们先来看一下下面几个概念的差别:
function是Js的一个关键词,用于定义函数类型的变量,有两种语法形式:

function f1(){ 
  console.log('This is function f1!');
}
typeof(f1);  //=> 'function'
 
var f2 = function(){ 
  console.log('This is function f2!');
}
typeof(f2);  //=> 'function'

如果用更加面向对象的方法来定义函数,可以用Function:

var f3 = new Function("console.log('This is function f3!');"); 
f3();        //=> 'This is function f3!' 
typeof(f3);  //=> 'function'
 
typeof(Function); //=> 'function'

实际上Function就是一个用于构造函数类型变量的类,或者说是函数类型实例的构造函数(constructor);与之相似有的Object或String、Number等,都是Js内置类型实例的构造函数。比较特殊的是Object,它用于生成对象类型,其简写形式为{}:

var o1 = new Object(); 
typeof(o1);      //=> 'object'
 
var o2 = {}; 
typeof(o2);     //=> 'object'
 
typeof(Object); //=> 'function'

prototype VS_proto_

prototype和length是每一个函数类型自带的两个属性,而其它非函数类型并没有(开头的例子已经说明),这一点之所以比较容易被忽略或误解,是因为所有类型的构造函数本身也是函数,所以它们自带了prototype属性:

clipboard.png

除了prototype之外,Js中的所有对象(undefined、null等特殊情况除外)都有一个内置的[[Prototype]]属性,指向它“父类”的prototype,这个内置属性在ECMA标准中并没有给出明确的获取方式,但是许多Js的实现(如Node、大部分浏览器等)都提供了一个__proto__属性来指代这一[[Prototype]],我们通过下面的例子来说明实例中的__proto__是如何指向构造函数的prototype的:

var Person = function(){}; 
Person.prototype.type = 'Person'; 
Person.prototype.maxAge = 100;
 
var p = new Person(); 
console.log(p.maxAge); 
p.name = 'rainy';
 
Person.prototype.constructor === Person;  //=> true 
p.__proto__ === Person.prototype;         //=> true 
console.log(p.prototype);                 //=> undefined

图示解释上面的代码:

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Person是一个函数类型的变量,因此自带了prototype属性,prototype属性中的constructor又指向Person本身;通过new关键字生成的Person类的实例p1,通过__proto__属性指向了Person的原型。这里的__proto__只是为了说明实例p1在内部实现的时候与父类之间存在的关联(指向父类的原型),在实际操作过程中实例可以直接通过.获取父类原型中的属性,从而实现了继承的功能。

核心图解

var Obj = function(){}; 
var o = new Obj(); 
o.__proto__ === Obj.prototype;  //=> true 
o.__proto__.constructor === Obj; //=> true
 
Obj.__proto__ === Function.prototype; //=> true 
Obj.__proto__.constructor === Function; //=> true
 
Function.__proto__ === Function.prototype; //=> true 
Object.__proto__ === Object.prototype;     //=> false 
Object.__proto__ === Function.prototype;   //=> true
 
Function.__proto__.constructor === Function;//=> true 
Function.__proto__.__proto__;               //=> {} 
Function.__proto__.__proto__ === o.__proto__.__proto__; //=> true 
o.__proto__.__proto__.__proto__ === null;   //=> true

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从上面的例子和图解可以看出,prototype对象也有__proto__属性,向上追溯一直到null

new关键词的作用就是完成上图所示实例与父类原型之间关系的串接,并创建一个新的对象;instanceof关键词的作用也可以从上图中看出,实际上就是判断__proto__(以及__proto__.__proto__...)所指向是否父类的原型:

var Obj = function(){}; 
var o = new Obj();
 
o instanceof Obj; //=> true 
o instanceof Object; //=> true 
o instanceof Function; //=> false
 
o.__proto__ === Obj.prototype; //=> true 
o.__proto__.__proto__ === Object.prototype; //=> true 
o.__proto__.__proto__ === Function;  //=> false

原型链的结构
1.原型链继承就是利用就是修改原型链结构( 增加、删除、修改节点中的成员 ), 从而让实例对象可以使用整个原型链中的所有成员( 属性和方法 )
2.使用原型链继承必须满足属性搜索原则

属性搜索原则
1.构造函数 对象原型链结构图

function Person (){}; var p = new Person();

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2.{} 对象原型链结构图

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3.数组的原型链结构图

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4.Object.prototype对应的构造函数

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总结:
从本质上理解:对象和函数都是保存在堆当中的引用类型,后面一系列的操作都是为了使用或者访问其属性,那么无论是prototype还是_proto_都是函数或者Object自带的指针,允许外界的其他一些函数或者Object去使用自己的一些属性。

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