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JavaScript原型与继承的秘密

w3cschool小编 2021-02-23 15:58:13 浏览数 (534)
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JavaScript 的原型与继承是每一个学习 JavaScript 的同学都会面对的一个问题,也是很多面试的必考题目; 但是经常会有一些同学对此一知半解,或者是浅尝辄止;这是因为很多讲解原型与继承的文章写的不是那么通俗易懂, 而本文的目的就是一次性的帮助大家把这一系列的知识点梳理清楚;希望我这次能够做一个好的投球手。

首先我们需要知道的是,JavaScript 是一种动态语言,本质上说它是没有​Class​(类)的;但是它也需要一种继承的方式, 那就是原型继承;JavaScript 对象的一些属性和方法都是继承自别的对象。

很多同学对 JavaScript 的原型和继承不是很理解,一个重要的原因就是大家没有理解​__proto__​和​prototype​这两个属性的意思。 接下来我们先来好好梳理一下这两个属性,看看它们存在哪里,代表了什么意义,又有什么作用。

首先来说一下​__proto__​这个属性吧,我们需要知道的是,除了​null​和​undefined​,​JavaScript​中的所有数据类型都有这个属性; 它表示的意义是:当我们访问一个对象的某个属性的时候,如果这个对象自身不存在这个属性, 那么就从这个对象的​__proto__​(为了方便下面描述,这里暂且把这个属性称作​p0​)属性上面 继续查找这个属性,如果p0上面还存在​__proto__​(p1)属性的话,那么就会继续在p1上面查找响应的属性, 直到查找到这个属性,或者没有​__proto__​属性为止。 我们可以用下面这两幅图来表示:

微信截图_20210223094204

上面这幅图表示在obj原型链上面找到了属性名字是a的值

微信截图_20210223094256

上面这幅图表示在obj的原型链上面没有找到属性名字是 a 的值

我们把一个对象的​__proto__​属性所指向的对象,叫做这个对象的原型;我们可以修改一个对象的原型来让这个对象拥有某种属性,或者某个方法。

// 修改一个Number类型的值的原型
const num = 1;
num.__proto__.name = "My name is 1";
console.log(num.name); // My name is 1

// 修改一个对象的原型
const obj = {};
obj.__proto__.name = "dreamapple";
console.log(obj.name); // dreamapple

这里需要特别注意的是,​__proto__​这个属性虽然被大多数的浏览器支持,但是其实它仅在​ECMAScript 2015 规范​中被准确的定义, 目的是为了给这个传统的功能定制一个标准,以确保浏览器之间的兼容性。通过使用​__proto__​属性来修改一个对象的原型是非常慢且影响性能的一种操作。 所以,现在如果我们想要获取一个对象的原型,推荐使用​Object.getPrototypeOf ​或者​Reflect.getPrototypeOf​,设置一个对象的原型推荐使用​Object.setPrototypeOf​或者是​Reflect.setPrototypeOf​。

到这里为止,我们来对​__proto__​属性做一个总结:

  • 存在哪里? 除了​null​和​undefined​所有其他的JavaScript对象或者原始类型都有这个属性
  • 代表了什么? 表示了一个对象的原型
  • 有什么作用? 可以获取和修改一个对象的原型

说完​__proto__​属性,接下来我们就要好好的来理解一下​prototype​属性了;首先我们需要记住的是,这个属性一般只存在于函数对象上面; 只要是能够作为构造器的函数,他们都包含这个属性。也就是说,只要这个函数能够通过使用​new​操作符来生成一个新的对象, 那么这个函数肯定具有​prototype​属性。因为我们自定义的函数都可以通过​new​操作符生成一个对象,所以我们自定义的函数都有​prototype​ 这个属性。

// 函数字面量
console.log((function(){}).prototype); // {constructor: ƒ}

// Date构造器
console.log(Date.prototype); // {constructor: ƒ, toString: ƒ, toDateString: ƒ, toTimeString: ƒ, toISOString: ƒ, …}

// Math.abs 不是构造器,不能通过new操作符生成一个新的对象,所以不含有prototype属性
console.log(Math.abs.prototype); // undefined

那这个prototype属性有什么作用呢?这个prototype属性的作用就是:函数通过使用new操作符生成的一个对象, 这个对象的原型(也就是__proto__)指向该函数的prototype属性。 那么一个比较简洁的表示__proto__prototype 属性之间关系的等式也就出来了,如下所示:

// 其中F表示一个自定义的函数或者是含有prototype属性的内置函数
new F().__proto__ === F.prototype // true

我们可以使用下面这张图来更加形象的表示上面这种关系:

微信截图_20210223094855

看到上面等式,我想大家对于​__proto__​和​prototype​之间关系的理解应该会更深一层了。

好,接下来我们对​prototype​属性也做一个总结:

  • 存在哪里? 自定义的函数,或者能够通过​new​操作符生成一个对象的内置函数
  • 代表了什么? 它表示了某个函数通过​new​操作符生成的对象的原型
  • 有什么作用? 可以让一个函数通过​new​操作符生成的许多对象共享一些方法和属性

其实到这里为止,关于JavaScript的原型和继承已经讲得差不多了;下面的内容是一些基于上面的一些拓展, 可以让你更好地理解我们上面所说的。

当我们理解了上面的知识点之后,我们就可以对下面的表达式做一个判断了:

// 因为Object是一个函数,函数的构造器都是Function
Object.__proto__ === Function.prototype // true

// 通过函数字面量定义的函数的__proto__属性都指向Function.prototype
(function(){}).__proto__ === Function.prototype // true

// 通过对象字面量定义的对象的__proto__属性都是指向Object.prototype
({}).__proto__ === Object.prototype // true

// Object函数的原型的__proto__属性指向null
Object.prototype.__proto__ === null // true

// 因为Function本身也是一个函数,所以Function函数的__proto__属性指向它自身的prototype
Function.__proto__ === Function.prototype // true

// 因为Function的prototype是一个对象,所以Function.prototype的__proto__属性指向Object.prototype
Function.prototype.__proto__ === Object.prototype // true

如果你能够把上面的表达式都梳理清楚的话,那么说明你对这部分知识掌握的还是不错的。

谈及JavaScript的原型和继承,那么我们还需要知道另一个概念;那就是​constructor​,那什么是​constructor​呢? ​constructor​表示一个对象的构造函数,除了​null​和​undefined​以外,JavaScript中的所有数据类型都有这个属性; 我们可以通过下面的代码来验证一下:

null.constructor // Uncaught TypeError: Cannot read property 'constructor' of null ...
undefined.constructor // Uncaught TypeError: Cannot read property 'constructor' of undefined ...

(true).constructor // ƒ Boolean() { [native code] }
(1).constructor // ƒ Number() { [native code] }
"hello".constructor // ƒ String() { [native code] }

我们还可以使用下面的图来更加具体的表现:

微信截图_20210223095236

但是其实上面这张图的表示并不算准确,因为一个对象的constructor属性确切地说并不是存在这个对象上面的; 而是存在这个对象的原型上面的(如果是多级继承需要手动修改原型的constructor属性,见文章末尾的代码),我们可以使用下面的代码来解释一下:

const F = function() {};
// 当我们定义一个函数的时候,这个函数的prototype属性上面的constructor属性指向自己本身
F.prototype.constructor === F; // true

下面的图片形象的展示了上面的代码所表示的内容:

微信截图_20210223095342

关于constructor还有一些需要注意的问题,对与JavaScript的原始类型来说,它们的constructor属性是只读的,不可以修改。 我们可以通过下面的代码来验证一下:

(1).constructor = "something";
console.log((1).constructor); // 输出 ƒ Number() { [native code] }

当然,如果你真的想更改这些原始类型的constructor属性的话,也不是不可以,你可以通过下面的方式来进行修改:

Number.prototype.constructor = "number constructor";
(1).constructor = 1;
console.log((1).constructor); // 输出 number constructor

当然上面的方式我们是不推荐你在真实的开发中去使用的,接下来,我会使用一些代码来把今天讲解的知识再大致的回顾一下:

function Animal(name) {
  this.name = name;
}

Animal.prototype.setName = function(name) {
  this.name = name;
};
Animal.prototype.getName = function(name) {
  return this.name;
};

function Dog(name, breed) {
  Animal.call(this, name);
  this.breed = breed;
}

Dog.prototype = Object.create(Animal.prototype);

// 因为上面的语句将我们原来的prototype的指向修改了,所以我们要重新定义Dog的prototype属性的constructor属性
Reflect.defineProperty(Dog.prototype, "constructor", {
  value: Dog,
  enumerable: false, // 不可枚举
  writable: true
});

const animal = new Animal("potato");
console.log(animal.__proto__ === Animal.prototype); // true
console.log(animal.constructor === Animal); // true
console.log(animal.name); // potato

const dog = new Dog("potato", "labrador");
console.log(dog.name); // potato
console.log(dog.breed); // labrador
console.log(dog.__proto__ === Dog.prototype); // true
console.log(dog.constructor === Dog); // true

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