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      一篇文章告诉你JavaScript 如何实现继承

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      一篇文章告诉你JavaScript 如何实现继承

      2025-03-10 09:53:07 阅读次数:8

      JavaScript,Person,proto,prototype,原型,对象,属性

      背景简介

      JavaScript 在编程语言界是个特殊种类,它和其他编程语言很不一样,JavaScript 可以在运行的时候动态地改变某个变量的类型。

      比如你永远也没法想到像isTimeout这样一个变量可以存在多少种类型,除了布尔值true和false,它还可能是undefined、1和0、一个时间戳,甚至一个对象。

      如果代码跑异常,打开浏览器,开始断点调试,发现InfoList这个变量第一次被赋值的时候是个数组:

      [{name: 'test1', value: '11'}, {name: 'test2', value: '22'}]

      过了一会竟然变成了一个对象:

      {test1:'11', test2: '22'}

      除了变量可以在运行时被赋值为任何类型以外,JavaScript 中也能实现继承,但它不像 Java、C++、C# 这些编程语言一样基于类来实现继承,而是基于原型进行继承。

      这是因为 JavaScript 中有个特殊的存在:对象。每个对象还都拥有一个原型对象,并可以从中继承方法和属性。

      提到对象和原型,有如下问题:

        1.  
      1. JavaScript 的函数怎么也是个对象?
      2. ​proto​和prototype到底是啥关系?
      3. JavaScript 中对象是怎么实现继承的?
      4. JavaScript 是怎么访问对象的方法和属性的?
        1.  

      原型对象和对象的关系

      在 JavaScript 中,对象由一组或多组的属性和值组成:

      {
      key1: value1,
      key2: value2,
      key3: value3,
      }

      在 JavaScript 中,对象的用途很是广泛,因为它的值既可以是原始类型(number、string、boolean、null、undefined、bigint和symbol),还可以是对象和函数。

      不管是对象,还是函数和数组,它们都是Object的实例,也就是说在 JavaScript 中,除了原始类型以外,其余都是对象。

      这也就解答了问题1:JavaScript 的函数怎么也是个对象?

      在 JavaScript 中,函数也是一种特殊的对象,它同样拥有属性和值。所有的函数会有一个特别的属性prototype,该属性的值是一个对象,这个对象便是我们常说的“原型对象”。

      我们可以在控制台打印一下这个属性:

      function Person(name) {
      = name;
      }
      console.log(Person.prototype);

      打印结果显示为:

      [图片上传失败...(image-83bc06-1645092391926)]

      可以看到,该原型对象有两个属性:constructor和​proto​。

      到这里,我们仿佛看到疑惑 “2:​proto​和prototype到底是啥关系?”的答案要出现了。在 JavaScript 中,​proto​属性指向对象的原型对象,对于函数来说,它的原型对象便是prototype。函数的原型对象prototype有以下特点:

        •  
      • 默认情况下,所有函数的原型对象(prototype)都拥有constructor属性,该属性指向与之关联的构造函数,在这里构造函数便是Person函数;
      • Person函数的原型对象(prototype)同样拥有自己的原型对象,用​proto​属性表示。前面说过,函数是Object的实例,因此Person.prototype的原型对象为Object.prototype。
        •  

      我们可以用这样一张图来描述prototype、​proto​和constructor三个属性的关系:

      一篇文章告诉你JavaScript 如何实现继承

      A.__proto__ = B

      此时使用A.​proto​便可以访问 B 的属性和方法。

      这样,JavaScript 可以在两个对象之间创建一个关联,使得一个对象可以访问另一个对象的属性和方法,从而实现了继承;

      使用prototype和proto实现继承

      以Person为例,当我们使用new Person()创建对象时,JavaScript 就会创建构造函数Person的实例,比如这里我们创建了一个叫“zhangsan”的Person:

      var zhangsan = new Person("zhangsan");

      上述这段代码在运行时,JavaScript 引擎通过将Person的原型对象prototype赋值给实例对象zhangsan的​proto​属性,实现了zhangsan对Person的继承,即执行了以下代码:

      //JavaScript 引擎执行了以下代码
      var zhangsan = {};
      zhangsan.__proto__ = Person.prototype;
      Person.call(zhangsan, "zhangsan");

      我们来打印一下zhangsan实例:

      console.log(zhangsan)

      结果如下图所示:

      一篇文章告诉你JavaScript 如何实现继承

      从这幅图中,我们可以清晰地看到构造函数和constructor属性、原型对象(prototype)和​proto​、实例对象之间的关系,这是很多容易混淆。根据这张图,我们可以得到以下的关系:

        1.  
      1. 每个函数的原型对象(Person.prototype)都拥有constructor属性,指向该原型对象的构造函数(Person);
      2. 使用构造函数(new Person())可以创建对象,创建的对象称为实例对象(lily);
      3. 实例对象通过将​proto​属性指向构造函数的原型对象(Person.prototype),实现了该原型对象的继承。
        1.  

      那么现在,关于​proto​和prototype的关系,我们可以得到这样的答案:

        •  
      • 每个对象都有​proto​属性来标识自己所继承的原型对象,但只有函数才有prototype属性;
      • 对于函数来说,每个函数都有一个prototype属性,该属性为该函数的原型对象;
      • 通过将实例对象的​proto​属性赋值为其构造函数的原型对象prototype,JavaScript 可以使用构造函数创建对象的方式,来实现继承。
        •  

      所以一个对象可通过​proto​访问原型对象上的属性和方法,而该原型同样也可通过​proto​访问它的原型对象,这样我们就在实例和原型之间构造了一条原型链。红色线条所示:

      一篇文章告诉你JavaScript 如何实现继承

      var o = {a: 1, b: 2}; // 让我们假设我们有一个对象 o, 其有自己的属性 a 和 b:
      o.__proto__ = {b: 3, c: 4}; // o 的原型 o.__proto__有属性 b 和 c:

      当我们在获取属性值的时候,就会触发原型链的查找:

      console.log(o.a); // o.a => 1
      console.log(o.b); // o.b => 2
      console.log(o.c); // o.c => o.__proto__.c => 4
      console.log(o.d); // o.c => o.__proto__.d => o.__proto__.__proto__ == null => undefined

      综上,整个原型链如下:

       

      {a:1, b:2} ---> {b:3, c:4} ---> null, // 这就是原型链的末尾,即 null

       

      可以看到,当我们对对象进行属性值的获取时,会触发该对象的原型链查找过程。

      既然 JavaScript 中会通过遍历原型链来访问对象的属性,那么我们可以通过原型链的方式进行继承。

      也就是说,可以通过原型链去访问原型对象上的属性和方法,我们不需要在创建对象的时候给该对象重新赋值/添加方法。比如,我们调用lily.toString()时,JavaScript 引擎会进行以下操作:

        1.  
      1. 先检查lily对象是否具有可用的toString()方法;
      2. 如果没有,则``检查lily的原型对象(Person.prototype)是否具有可用的toString()方法;
      3. 如果也没有,则检查Person()构造函数的prototype属性所指向的对象的原型对象(即Object.prototype)是否具有可用的toString()方法,于是该方法被调用。
        1.  

      由于通过原型链进行属性的查找,需要层层遍历各个原型对象,此时可能会带来性能问题:

        1.  
      1. 当试图访问不存在的属性时,会遍历整个原型链;
      2. 在原型链上查找属性比较耗时,对性能有副作用,这在性能要求苛刻的情况下很重要。
        1.  

      因此,我们在设计对象的时候,需要注意代码中原型链的长度。当原型链过长时,可以选择进行分解,来避免可能带来的性能问题。

      其他方式实现继承

      除了通过原型链的方式实现 JavaScript 继承,JavaScript 中实现继承的方式还包括经典继承(盗用构造函数)、组合继承、原型式继承、寄生式继承,等等。

        •  
      • 原型链继承方式中引用类型的属性被所有实例共享,无法做到实例私有;
      • 经典继承方式可以实现实例属性私有,但要求类型只能通过构造函数来定义;
      • 组合继承融合原型链继承和构造函数的优点,它的实现如下:
        •  
      function Parent(name) {
      // 私有属性,不共享
      = name;
      }
      // 需要复用、共享的方法定义在父类原型上
      Parent.prototype.speak = function() {
      console.log("hello");
      };
      function Child(name) {
      Parent.call(this, name);
      }
      // 继承方法
      Child.prototype = new Parent();

      组合继承模式通过将共享属性定义在父类原型上、将私有属性通过构造函数赋值的方式,实现了按需共享对象和方法,是 JavaScript 中最常用的继承模式。

      虽然在继承的实现方式上有很多种,但实际上都离不开原型对象和原型链的内容,因此掌握​proto​和prototype、对象的继承等这些知识,是我们实现各种继承方式的前提条件。

      总结

      关于 JavaScript 的原型和继承,常常会在我们面试题中出现。随着 ES6/ES7 等新语法糖的出现,可能更倾向于使用class/extends等语法来编写代码,原型继承等概念逐渐变淡。

      其次JavaScript 的设计在本质上依然没有变化,依然是基于原型来实现继承的。如果不了解这些内容,可能在我们遇到一些超出自己认知范围的内容时,很容易束手无策。

      版权声明:本文内容来自第三方投稿或授权转载,原文地址:https://blog.51cto.com/u_13389043/5060974,作者:Python进阶者,版权归原作者所有。本网站转在其作品的目的在于传递更多信息,不拥有版权,亦不承担相应法律责任。如因作品内容、版权等问题需要同本网站联系,请发邮件至ctyunbbs@chinatelecom.cn沟通。

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