JavaScript 的继承和原型

对于有基于类的语言经验 (如 Java 或 C++) 的开发人员来说，JavaScript 有点令人困惑，因为它是动态的，并且本身不提供一个class实现。（在 ES2015/ES6 中引入了class关键字，但只是语法糖，JavaScript 仍然是基于原型的）。

当谈到继承时，JavaScript 只有一种结构：对象。每个实例对象（object ）都有一个私有属性（称之为__proto__）指向它的原型对象（prototype）。该原型对象也有一个自己的原型对象(__proto__) ，层层向上直到一个对象的原型对象为 null。根据定义，null 没有原型，并作为这个原型链中的最后一个环节。

几乎所有 JavaScript 中的对象都是位于原型链顶端的Object的实例。

尽管这种原型继承通常被认为是JavaScript的弱点之一，但是原型继承模型本身实际上比经典模型更强大。例如，在原型模型的基础上构建经典模型相当简单。

基于原型链的继承

继承属性

JavaScript 对象是动态的属性“包”（指其自己的属性）。JavaScript 对象有一个指向一个原型对象的链。当试图访问一个对象的属性时，它不仅仅在该对象上搜寻，还会搜寻该对象的原型，以及该对象的原型的原型，依次层层向上搜索，直到找到一个名字匹配的属性或到达原型链的末尾。

遵循ECMAScript标准，someObject.[[Prototype]] 符号是用于指向 someObject的原型。从 ECMAScript 6 开始，[[Prototype]] 可以通过Object.getPrototypeOf()和Object.setPrototypeOf()访问器来访问。这个等同于 JavaScript 的非标准但许多浏览器实现的属性 __proto__。

但它不应该与构造函数 func 的 prototype 属性相混淆。被构造函数创建的实例对象的 [[prototype]] 指向 func 的 prototype 属性。Object.prototype 属性表示Object的原型对象。

这里演示当尝试访问属性时会发生什么：

let f = function () {  this.a = 1;  this.b = 2;}/* 你要这么写也没区别function f(){  this.a = 1;  this.b = 2;}*/let o = new f(); // {a: 1, b: 2}// 在f函数的原型上定义属性f.prototype.b = 3;f.prototype.c = 4;// 不要在f函数的原型上直接定义 f.prototype = {b:3,c:4};这样会直接打破原型链// o.[[Prototype]] 有属性 b 和 c  (其实就是o.__proto__或者o.constructor.prototype)// o.[[Prototype]].[[Prototype]] 是 Object.prototye.// 最后o.[[Prototype]].[[Prototype]].[[Prototype]]是null// 这就是原型链的末尾，即 null，// 根据定义，null 没有[[Prototype]].// 综上，整个原型链如下: // {a:1, b:2} ---> {b:3, c:4} ---> Object.prototye---> nullconsole.log(o.a); // 1// a是o的自身属性吗？是的，该属性的值为1console.log(o.b); // 2// b是o的自身属性吗？是的，该属性的值为2// 原型上也有一个'b'属性,但是它不会被访问到.这种情况称为"属性遮蔽 (property shadowing)"console.log(o.c); // 4// c是o的自身属性吗？不是，那看看原型上有没有// c是o.[[Prototype]]的属性吗？是的，该属性的值为4console.log(o.d); // undefined// d是o的自身属性吗？不是,那看看原型上有没有// d是o.[[Prototype]]的属性吗？不是，那看看它的原型上有没有// o.[[Prototype]].[[Prototype]] 为 null，停止搜索// 没有d属性，返回undefined

给对象设置属性会创建自有属性。获取和设置属性的唯一限制是内置 getter 或 setter 的属性。

继承方法

JavaScript 并没有其他基于类的语言所定义的“方法”。在 JavaScript 里，任何函数都可以添加到对象上作为对象的属性。函数的继承与其他的属性继承没有差别，包括上面的“属性遮蔽”（这种情况相当于其他语言的方法重写）。

当继承的函数被调用时，this 指向的是当前继承的对象，而不是继承的函数所在的原型对象。

var o = {  a: 2,  m: function(){    return this.a + 1;  }};console.log(o.m()); // 3// 当调用 o.m 时,'this'指向了o.var p = Object.create(o);// p是一个继承自 o 的对象p.a = 4; // 创建 p 的自身属性 aconsole.log(p.m()); // 5// 调用 p.m 时, 'this'指向 p. // 又因为 p 继承 o 的 m 函数// 此时的'this.a' 即 p.a，即 p 的自身属性 'a'

使用不同的方法来创建对象和生成原型链

语法结构创建的对象

var o = {a: 1};// o 这个对象继承了Object.prototype上面的所有属性// o 自身没有名为 hasOwnProperty 的属性// hasOwnProperty 是 Object.prototype 的属性// 因此 o 继承了 Object.prototype 的 hasOwnProperty// Object.prototype 的原型为 null// 原型链如下:// o ---> Object.prototype ---> nullvar a = ["yo", "whadup", "?"];// 数组都继承于 Array.prototype // (Array.prototype 中包含 indexOf, forEach等方法)// 原型链如下:// a ---> Array.prototype ---> Object.prototype ---> nullfunction f(){  return 2;}// 函数都继承于Function.prototype// (Function.prototype 中包含 call, bind等方法)// 原型链如下:// f ---> Function.prototype ---> Object.prototype ---> null

构造器创建的对象

function Graph() {  this.vertices = [];  this.edges = [];}Graph.prototype = {  addVertex: function(v){    this.vertices.push(v);  }};var g = new Graph();// g是生成的对象,他的自身属性有'vertices'和'edges'.// 在g被实例化时,g.[[Prototype]]指向了Graph.prototype.

Object.create 创建的对象

ECMAScript 5 中引入了一个新方法：Object.create()。可以调用这个方法来创建一个新对象。新对象的原型就是调用 create 方法时传入的第一个参数：

var a = {a: 1}; // a ---> Object.prototype ---> nullvar b = Object.create(a);// b ---> a ---> Object.prototype ---> nullconsole.log(b.a); // 1 (继承而来)var c = Object.create(b);// c ---> b ---> a ---> Object.prototype ---> nullvar d = Object.create(null);// d ---> nullconsole.log(d.hasOwnProperty); // undefined, 因为d没有继承Object.prototype

class 关键字创建的对象

ECMAScript6 引入了一套新的关键字用来实现class。使用基于类语言的开发人员会对这些结构感到熟悉，但它们是不同的。JavaScript 仍然基于原型。这些新的关键字包括 class,constructor，static，extends和super。

"use strict";class Polygon {  constructor(height, width) {    this.height = height;    this.width = width;  }}class Square extends Polygon {  constructor(sideLength) {    super(sideLength, sideLength);  }  get area() {    return this.height * this.width;  }  set sideLength(newLength) {    this.height = newLength;    this.width = newLength;  }}var square = new Square(2);

性能

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。另外，试图访问不存在的属性时会遍历整个原型链。

遍历对象的属性时，原型链上的每个可枚举属性都会被枚举出来。要检查对象是否具有自己定义的属性，而不是其原型链上的某个属性，则必须使用所有对象从Object.prototype继承的 hasOwnProperty 方法。下面给出一个具体的例子来说明它：

console.log(g.hasOwnProperty('vertices'));// trueconsole.log(g.hasOwnProperty('nope'));// falseconsole.log(g.hasOwnProperty('addVertex'));// falseconsole.log(g.__proto__.hasOwnProperty('addVertex'));// true

hasOwnProperty 是 JavaScript 中处理属性并且不会遍历原型链的方法之一。(另一种方法: Object.keys())

注意：检查属性是否undefined还不够。该属性可能存在，但其值恰好设置为undefined。

错误实践：扩展原生对象的原型

经常使用的一个错误实践是扩展 Object.prototype 或其他内置原型。

这种技术被称为猴子补丁并且会破坏封装。尽管一些流行的框架（如 Prototype.js）在使用该技术，但仍然没有足够好的理由使用附加的非标准方法来混入内置原型。

扩展内置原型的唯一理由是支持JavaScript 引擎的新特性，如Array.forEach。

示例

B继承自A：

function A(a){  this.varA = a;}// 以上函数 A 的定义中，既然 A.prototype.varA 总是会被 this.varA 遮蔽，// 那么将 varA 加入到原型（prototype）中的目的是什么？A.prototype = {  varA : null,  /*既然它没有任何作用，干嘛不将 varA 从原型（prototype）去掉 ? 也许作为一种在隐藏类中优化分配空间的考虑 ?https://developers.google.com/speed/articles/optimizing-javascript 如果varA并不是在每个实例中都被初始化，那这样做将是有效果的。*/  doSomething : function(){    // ...  }}function B(a, b){  A.call(this, a);  this.varB = b;}B.prototype = Object.create(A.prototype, {  varB : {    value: null,    enumerable: true,    configurable: true,    writable: true  },  doSomething : {    value: function(){ // override      A.prototype.doSomething.apply(this, arguments);      // call super      // ...    },    enumerable: true,    configurable: true,    writable: true  }});B.prototype.constructor = B;var b = new B();b.doSomething();

最重要的部分是：

类型被定义在 .prototype中

用 Object.create()来继承

prototype和Objec.getPrototypeOf

对于从 Java 或 C++ 转过来的开发人员来说 JavaScript 会有点让人困惑，因为它全部都是动态的，都是运行时，而且不存在类（classes）。所有的都是实例（对象）。即使我们模拟出的 “类（classes）”，也只是一个函数对象。

你可能已经注意到我们的 function A 有一个叫做 prototype 的特殊属性。该特殊属性可与 JavaScript 的 new 操作符一起使用。对原型对象的引用被复制到新实例的内部 [[Prototype]] 属性。例如，当执行var a1 = new A()时，JavaScript（在内存中创建对象之后，和在运行函数 A() 把 this 指向对象之前）设置a1.[[Prototype]] = A.prototype。然后当您访问实例的属性时，JavaScript首先会检查它们是否直接存在于该对象上，如果不存在，则会[[Prototype]]中查找。这意味着你在prototype中定义的所有内容都可以由所有实例有效共享，你甚至可以稍后更改部分prototype，并在所有现有实例中显示更改（如果需要）。

像上面的例子中，如果你执行var a1 = new A(); var a2 = new A(); 那么 a1.doSomething事实上会指向Object.getPrototypeOf(a1).doSomething，它就是你在 A.prototype.doSomething 中定义的内容。也就是说：Object.getPrototypeOf(a1).doSomething == Object.getPrototypeOf(a2).doSomething == A.prototype.doSomething。【补充：实际上当执行a1.doSomething()相当于执行Object.getPrototypeOf(a1).doSomething.call(a1)==A.prototype.doSomething.call(a1)】

简而言之， prototype是用于类的，而 Object.getPrototypeOf() 是用于实例的（instances），两者功能一致。

[[Prototype]] 看起来就像递归引用， 如a1.doSomething，Object.getPrototypeOf(a1).doSomething，Object.getPrototypeOf(Object.getPrototypeOf(a1)).doSomething 等等等， 直到它被找到或Object.getPrototypeOf返回 null。

因此，当你执行：

var o = new Foo();

JavaScript 实际上执行的是：

var o = new Object();o.__proto__ = Foo.prototype;Foo.call(o);

（或者类似上面这样的），然后当你执行：

o.someProp;

它检查o是否具有someProp属性。如果没有，它会查找 Object.getPrototypeOf(o).someProp，如果仍旧没有，它会继续查找 Object.getPrototypeOf(Object.getPrototypeOf(o)).someProp。

结论

在编写使用它的复杂代码之前，理解原型继承模型是至关重要的。此外，请注意代码中原型链的长度，并在必要时将其分解，以避免可能的性能问题。此外，原生原型不应该被扩展，除非它是为了与新的JavaScript特性兼容