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对象的继承

原型对象概述

构造函数的缺点

prototype 属性的作用

原型链

constructor 属性

instanceof 运算符

构造函数的继承

多重继承


对象的继承

面向对象编程很重要的一个方面,就是对象的继承。A 对象通过继承 B 对象,就能直接拥有 B 对象的所有属性和方法。这对于代码的复用是非常有用的。

大部分面向对象的编程语言,都是通过“类”(class)实现对象的继承。传统上,JavaScript 语言的继承不通过 class,而是通过“原型对象”(prototype)实现,本章介绍 JavaScript 的原型链继承。

原型对象概述

构造函数的缺点

JavaScript 通过构造函数生成新对象,因此构造函数可以视为对象的模板。实例对象的属性和方法,可以定义在构造函数内部。

function Cat (name, color) {this.name = name;this.color = color;
}
​
var cat1 = new Cat('大毛', '白色');
​
cat1.name // '大毛'
cat1.color // '白色'

上面代码中,Cat函数是一个构造函数,函数内部定义了name属性和color属性,所有实例对象(上例是cat1)都会生成这两个属性,即这两个属性会定义在实例对象上面。

通过构造函数为实例对象定义属性,虽然很方便,但是有一个缺点:同一个构造函数的多个实例之间,无法共享属性,从而造成对系统资源的浪费。

function Cat(name, color) {this.name = name;this.color = color;this.meow = function () {console.log('喵喵');};
}
​
var cat1 = new Cat('大毛', '白色');
var cat2 = new Cat('二毛', '黑色');
​
cat1.meow === cat2.meow
// false

上面代码中,cat1cat2是同一个构造函数的两个实例,它们都具有meow方法。由于meow方法是生成在每个实例对象上面,所以两个实例就生成了两次。也就是说,每新建一个实例,就会新建一个meow方法。这既没有必要,又浪费系统资源,因为所有meow方法都是同样的行为,完全应该共享。

这个问题的解决方法,就是 JavaScript 的原型对象(prototype)。

prototype 属性的作用

JavaScript 继承机制的设计思想就是,原型对象的所有属性和方法,都能被实例对象共享。也就是说,如果属性和方法定义在原型上,那么所有实例对象就能共享,不仅节省了内存,还体现了实例对象之间的联系。

下面,先看怎么为对象指定原型。

JavaScript 规定,每个函数都有一个prototype属性,指向一个对象。

function f() {}
typeof f.prototype // "object"

上面代码中,函数f默认具有prototype属性,指向一个对象。

对于普通函数来说,该属性基本无用。

但是,对于构造函数来说,生成实例的时候,该属性会自动成为实例对象的原型。

function Animal(name) {this.name = name;
}
Animal.prototype.color = 'white';var cat1 = new Animal('大毛');
var cat2 = new Animal('二毛');console.log(cat1.color) // 'white'
console.log(cat2.color) // 'white'

上面代码中,构造函数Animalprototype属性,就是实例对象cat1cat2的原型对象。原型对象上添加一个color属性,结果,实例对象都共享了该属性。

原型对象的属性不是实例对象自身的属性。只要修改原型对象,变动就立刻会体现在所有实例对象上。

当实例对象本身没有某个属性或方法的时候,它会到原型对象去寻找该属性或方法。这就是原型对象的特殊之处。

如果实例对象自身就有某个属性或方法,它就不会再去原型对象寻找这个属性或方法。

cat1.color = 'black';
​
cat1.color // 'black'
cat2.color // 'yellow'
Animal.prototype.color // 'yellow';

上面代码中,实例对象cat1color属性改为black,就使得它不再去原型对象读取color属性,后者的值依然为yellow

总结一下,原型对象的作用,就是定义所有实例对象共享的属性和方法。这也是它被称为原型对象的原因,而实例对象可以视作从原型对象衍生出来的子对象。

原型链

JavaScript 规定,所有对象都有自己的原型对象(prototype)。

一方面,任何一个对象,都可以充当其他对象的原型

另一方面,由于原型对象也是对象,所以它也有自己的原型。

因此,就会形成一个“原型链”(prototype chain):对象到原型,再到原型的原型……

如果一层层地上溯,所有对象的原型最终都可以上溯到Object.prototype,即Object构造函数的prototype属性。

也就是说,所有对象都继承了Object.prototype的属性。这就是所有对象都有valueOftoString方法的原因,因为这是从Object.prototype继承的。

那么,Object.prototype对象有没有它的原型呢?回答是Object.prototype的原型是nullnull没有任何属性和方法,也没有自己的原型。因此,原型链的尽头就是null

Object.getPrototypeOf(Object.prototype)
// null

上面代码表示,Object.prototype对象的原型是null,由于null没有任何属性,所以原型链到此为止。

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”(overriding)。

注意,一级级向上,在整个原型链上寻找某个属性,对性能是有影响的。所寻找的属性在越上层的原型对象,对性能的影响越大。如果寻找某个不存在的属性,将会遍历整个原型链。

举例来说,如果让构造函数的prototype属性指向一个数组,就意味着实例对象可以调用数组方法。

var MyArray = function () { };MyArray.prototype = new Array();
MyArray.prototype.constructor = MyArray;var mine = new MyArray();
console.log(mine.push(1, 2, 3));
console.log(mine.length);
console.log(mine instanceof Array);

上面代码中,mine是构造函数MyArray的实例对象,由于MyArray.prototype指向一个数组实例,使得mine可以调用数组方法(这些方法定义在数组实例的prototype对象上面)。

最后那行instanceof表达式,用来比较一个对象是否为某个构造函数的实例,结果就是证明mineArray的实例。

上面代码还出现了原型对象的constructor属性,这个属性的含义下一节就来解释。

constructor 属性

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

function P() {}
P.prototype.constructor === P // true

由于constructor属性定义在prototype对象上面,意味着可以被所有实例对象继承。

function P() { }
var p = new P();
console.log(p.constructor === P);
console.log(p.constructor === P.prototype.constructor);
console.log(p.hasOwnProperty('constructor'));

上面代码中,p是构造函数P的实例对象,但是p自身没有constructor属性,该属性其实是读取原型链上面的P.prototype.constructor属性。

constructor属性的作用是,可以得知某个实例对象,到底是哪一个构造函数产生的。

function F() {};
var f = new F();
​//这里的f对象是由F构造函数产生的
f.constructor === F // true
f.constructor === RegExp // false

上面代码中,constructor属性确定了实例对象f的构造函数是F,而不是RegExp

另一方面,有了constructor属性,就可以从一个实例对象新建另一个实例。

function Constr() {}
var x = new Constr();
​
var y = new x.constructor();
//相当于 var y = new x.Constr.prototype.constructor
y instanceof Constr // true

上面代码中,x是构造函数Constr的实例,可以从x.constructor间接调用构造函数。这使得在实例方法中,调用自身的构造函数成为可能。

Constr.prototype.createCopy = function () {return new this.constructor();
};

上面代码中,createCopy方法调用构造函数,新建另一个实例。

constructor属性表示原型对象与构造函数之间的关联关系,如果修改了原型对象,一般会同时修改constructor属性,防止引用的时候出错。

function Person(name) {this.name = name;
}
​
Person.prototype.constructor === Person // true
​
Person.prototype = {method: function () {}
};
​
Person.prototype.constructor === Person // false
Person.prototype.constructor === Object // true

上面代码中,构造函数Person的原型对象改掉了,但是没有修改constructor属性,导致这个属性不再指向Person。由于Person的新原型是一个普通对象,而普通对象的constructor属性指向Object构造函数,导致Person.prototype.constructor变成了Object

所以,修改原型对象时,一般要同时修改constructor属性的指向。

// 坏的写法
C.prototype = {method1: function (...) { ... },// ...
};
​
// 好的写法
C.prototype = {constructor: C,method1: function (...) { ... },// ...
};
​
// 更好的写法
C.prototype.method1 = function (...) { ... };

上面代码中,要么将constructor属性重新指向原来的构造函数,要么只在原型对象上添加方法,这样可以保证instanceof运算符不会失真。

如果不能确定constructor属性是什么函数,还有一个办法:通过name属性,从实例得到构造函数的名称。

function Foo() { }
var f = new Foo();
console.log(f.constructor.name) // "Foo"

instanceof 运算符

instanceof运算符返回一个布尔值,表示对象是否为某个构造函数的实例。

var v = new Vehicle();
v instanceof Vehicle // true

上面代码中,对象v是构造函数Vehicle的实例,所以返回true

instanceof运算符的左边是实例对象,右边是构造函数,它会检查右边构造函数的原型对象(prototype),是否在左边对象的原型链上。

因此,下面两种写法是等价的:

v instanceof Vehicle
// 等同于
Vehicle.prototype.isPrototypeOf(v)

上面代码中,Vehicle是对象v的构造函数,它的原型对象是Vehicle.prototype。

由于instanceof检查整个原型链,因此同一个实例对象,可能会对多个构造函数都返回true

var d = new Date();
d instanceof Date // true
//d是Date构造函数的实例对象
d instanceof Object // true
所有对象都是Object的实例对象

上面代码中,d同时是DateObject的实例,因此对这两个构造函数都返回true

由于任意对象(除了null)都是Object的实例,所以instanceof运算符可以判断一个值是否为非null的对象。

var obj = { foo: 123 };
obj instanceof Object // true
​
null instanceof Object // false
//Object的实例对象时null,null不是Object的实例对象

上面代码中,除了null,其他对象的instanceOf Object的运算结果都是true

instanceof的原理是检查右边构造函数的prototype属性,是否在左边对象的原型链上。有一种特殊情况,就是左边对象的原型链上,只有null对象。这时,instanceof判断会失真。

var obj = Object.create(null);
typeof obj // "object"
obj instanceof Object // false

上面代码中,Object.create(null)返回一个新对象obj,它的原型是nullObject.create()的详细介绍见后文)。右边的构造函数Objectprototype属性,不在左边的原型链上,因此instanceof就认为obj不是Object的实例。

注意:这是唯一的instanceof运算符判断会失真的情况(一个对象的原型是null)。

instanceof运算符的一个用处,是判断值的类型。

var x = [1, 2, 3];
var y = {};
x instanceof Array // true
y instanceof Object // true

上面代码中,instanceof运算符判断,变量x是数组,变量y是对象。

注意:instanceof运算符只能用于对象,不适用原始类型的值。

var s = 'hello';
s instanceof String // false

上面代码中,字符串不是String对象的实例(因为字符串不是对象),所以返回false

此外,对于undefinednullinstanceof运算符总是返回false

undefined instanceof Object // false
null instanceof Object // false

利用instanceof运算符,还可以巧妙地解决,调用构造函数时,忘了加new命令的问题。


function Fubar(foo, bar) {if (this instanceof Fubar) {this._foo = foo;this._bar = bar;} else {return new Fubar(foo, bar);}
}

上面代码使用instanceof运算符,在函数体内部判断this关键字是否为构造函数Fubar的实例。如果不是,就表明忘了加new命令。

构造函数的继承

让一个构造函数继承另一个构造函数,是非常常见的需求。这可以分成两步实现。

第一步是在子类的构造函数中,调用父类的构造函数。

function Sub(value) {Super.call(this);this.prop = value;
}

上面代码中,Sub是子类的构造函数,this是子类的实例。在实例上调用父类的构造函数Super,就会让子类实例具有父类实例的属性。

第二步,是让子类的原型指向父类的原型,这样子类就可以继承父类原型。

Sub.prototype = Object.create(Super.prototype);
Sub.prototype.constructor = Sub;
Sub.prototype.method = '...';

上面代码中,Sub.prototype是子类的原型,要将它赋值为Object.create(Super.prototype),而不是直接等于Super.prototype。否则后面两行对Sub.prototype的操作,会连父类的原型Super.prototype一起修改掉。

另外一种写法是Sub.prototype等于一个父类实例。

Sub.prototype = new Super();

上面这种写法也有继承的效果,但是子类会具有父类实例的方法。有时,这可能不是我们需要的,所以不推荐使用这种写法。

举例来说,下面是一个Shape构造函数。

function Shape() {this.x = 0;this.y = 0;
}
​
Shape.prototype.move = function (x, y) {this.x += x;this.y += y;console.info('Shape moved.');
};

我们需要让Rectangle构造函数继承Shape

// 第一步,子类继承父类的实例
function Rectangle() {Shape.call(this); // 调用父类构造函数
}
// 另一种写法
function Rectangle() {this.base = Shape;this.base();
}
​
// 第二步,子类继承父类的原型
Rectangle.prototype = Object.create(Shape.prototype);
Rectangle.prototype.constructor = Rectangle;

采用这样的写法以后,instanceof运算符会对子类和父类的构造函数,都返回true

var rect = new Rectangle();
​
rect instanceof Rectangle  // true
rect instanceof Shape  // true

上面代码中,子类是整体继承父类。有时只需要单个方法的继承,这时可以采用下面的写法。

ClassB.prototype.print = function() {ClassA.prototype.print.call(this);// some code
}

上面代码中,子类Bprint方法先调用父类Aprint方法,再部署自己的代码。这就等于继承了父类Aprint方法。

多重继承

JavaScript 不提供多重继承功能,即不允许一个对象同时继承多个对象。但是,可以通过变通方法,实现这个功能。

function M1() {this.hello = 'hello';
}
​
function M2() {this.world = 'world';
}
​
function S() {M1.call(this);M2.call(this);
}
​
// 继承 M1
S.prototype = Object.create(M1.prototype);
// 继承链上加入 M2
Object.assign(S.prototype, M2.prototype);
​
// 指定构造函数
S.prototype.constructor = S;
​
var s = new S();
s.hello // 'hello'
s.world // 'world'

上面代码中,子类S同时继承了父类M1M2。这种模式又称为 Mixin(混入)。


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