搞懂 JavaScript 继承原理
发布于 5 个月前 作者 Fundebug 1345 次浏览 来自 分享

摘要: 理解JS继承。

Fundebug经授权转载,版权归原作者所有。

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
    1. this 的值到底是什么
    1. JS 的 new 到底是干什么的

1. 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:

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,我手画一个示意图:

我们发现控制台打出来的结果是:

  • obj 本身有一个属性 name (这是我们给它加的)
  • obj 还有一个属性叫做 proto(它是一个对象)
  • obj 还有一个属性,包括 valueOf, toString, constructor 等
  • 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:

  • 看看 obj 对象本身有没有 toString 属性。没有就走到下一步。
  • 看看 obj.proto 对象有没有 toString 属性, 发现 obj.proto 有 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。
  • 如果 obj.proto没有,那么浏览器会继续查看 obj.proto.proto
  • 如果 obj.proto.proto也没有,那么浏览器会继续查看 obj.proto.proto.proto
  • 直到找到 toString 或者 proto 为 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:

那么 obj.toString 和 obj2.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";
};

小结

  • [读]属性时会沿着原型链搜索
  • [新增]属性时不会去看原型链

2. 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 context 就 null 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 arr0 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:

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

码部署后可能存在的BUG没法实时知道,事后为了解决这些BUG,花了大量的时间进行log 调试,这边顺便给大家推荐一个好用的BUG监控工具 Fundebug

3. 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

  • 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……
  • 这些士兵的兵种和攻击力都是一样的,没必要创建 100 次。
  • 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:

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:

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:

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:

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:

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:

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

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5 回复

辛苦了,不过原型链真是辣鸡,本来很简单的东西,弄得那么复杂

赞,最好把nodejs 环境的this 和 浏览器环境的this 区别再写上去就完美了

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