原型和原型链

作者: 旭哥_ | 来源:发表于2019-10-05 13:35 被阅读0次

一、理解原型设计模式以及 JavaScript 中的原型规则

设计模式

工厂模式

在函数内创建一个对象，给对象赋予属性及方法再将对象返回

function Person() {
  var People = new Object()
  People.name = 'CrazyLee'
  People.age = '25'
  People.sex = function() {
    return 'boy'
  }
  return People
}

var a = Person()
console.log(a.name) // CrazyLee
console.log(a.sex()) // boy

构造函数模式

无需在函数内部重新创建对象，而是用 this 指代

function Person() {
  this.name = 'CrazyLee'
  this.age = '25'
  this.sex = function() {
    return 'boy'
  }
}

var a = new Person()
console.log(a.name) // CrazyLee
console.log(a.sex()) // boy

原型模式

函数中不对属性进行定义，利用 prototype 属性对属性进行定义，可以让所有对象实例共享它所包含的属性及方法。

function Parent() {
  Parent.prototype.name = 'carzy'
  Parent.prototype.age = '24'
  Parent.prototype.sex = function() {
    var s = '女'
    console.log(s)
  }
}

var x = new Parent()
console.log(x.name) // crazy
console.log(x.sex()) // 女

混合模式

原型模式+构造函数模式。这种模式中，构造函数模式用于定义实例属性，而原型模式用于定义方法和共享属性

function Parent() {
  this.name = 'CrazyLee'
  this.age = 24
}
Parent.prototype.sayname = function() {
  return this.name
}

var x = new Parent()
console.log(x.sayname()) // Crazy&emsp;&emsp;

动态原型模式

将所有信息封装在了构造函数中，而通过构造函数中初始化原型，这个可以通过判断该方法是否有效而选择是否需要初始化原型。

function Parent() {
  this.name = 'CrazyLee'
  this.age = 24
  if (typeof Parent._sayname == 'undefined') {
    Parent.prototype.sayname = function() {
      return this.name
    }
    Parent._sayname = true
  }
}

var x = new Parent()
console.log(x.sayname())

原型规则

原型规则

所有的引用类型（数组、对象、函数），都具有对象特征，即可自由扩展属性；

var arr = []
arr.a = 1

所有的引用类型，都有一个__proto__ 属性（隐式原型），属性值是一个普通对象；
所有函数，都具有一个 prototype（显示原型），属性值也是一个普通原型；
所有的引用类型（数组、对象、函数），其隐式原型指向其构造函数的显式原型；(obj.__proto__ === Object.prototype)；
当试图得到一个对象的某个属性时，如果这个对象本身没有这个属性，那么会去它的__proto__（即它的构造函数的 prototype）中去寻找；

原型对象：prototype 在 js 中，函数对象其中一个属性：原型对象 prototype。普通对象没有 prototype 属性，但有__proto__属性。原型的作用就是给这个类的每一个对象都添加一个统一的方法，在原型中定义的方法和属性都是被所以实例对象所共享。

var person = function(name){
    this.name = name
};
person.prototype.getName=function(){ // 通过person.prototype设置函数对象属性
    return this.name;
}
var crazy= new person(‘crazyLee’);
crazy.getName(); // crazyLee//crazy继承上属性

原型链当试图得到一个对象 f 的某个属性时，如果这个对象本身没有这个属性，那么会去它的__proto__（即它的构造函数的 prototype）obj.__proto__中去寻找；当 obj.__proto__ 也没有时，便会在 obj.__proto__.__proto__（即 obj 的构造函数的 prototype 的构造函数的 prototype）中寻找；

[图片上传失败...(image-6e6b90-1570253698607)]

二、instanceof 的底层实现原理，手动实现一个 instanceof

function instance_of(L, R) {
  //L 表示左表达式，R 表示右表达式
  var O = R.prototype // 取 R 的显示原型
  L = L.__proto__ // 取 L 的隐式原型
  while (true) {
    if (L === null) return false
    if (O === L)
      // 当 O 显式原型 严格等于  L隐式原型 时，返回true
      return true
    L = L.__proto__
  }
}

三、实现继承的几种方式以及他们的优缺点

原型链继承

原型链继承的基本思想是利用原型让一个引用类型继承另一个引用类型的属性和方法。

function SuperType() {
  this.name = 'yanxugong'
  this.colors = ['pink', 'blue', 'green']
}

SuperType.prototype.getName = function() {
  return this.name
}

function SubType() {
  this.age = 22
}

SubType.prototype = new SuperType()
SubType.prototype.getAge = function() {
  return this.age
}
SubType.prototype.constructor = SubType

let instance1 = new SubType()
instance1.colors.push('yellow')
console.log(instance1.getName()) // 'yanxugong'
console.log(instance1.colors) // ["pink", "blue", "green", "yellow"]

let instance2 = new SubType()
console.log(instance2.colors) // ["pink", "blue", "green", "yellow"]

缺点：

通过原型来实现继承时，原型会变成另一个类型的实例，原先的实例属性变成了现在的原型属性，该原型的引用类型属性会被所有的实例共享。
在创建子类型的实例时，没有办法在不影响所有对象实例的情况下给超类型的构造函数中传递参数。

借用构造函数

借用构造函数的技术，其基本思想为:在子类型的构造函数中调用超类型构造函数。

function SuperType(name) {
  this.name = name
  this.colors = ['pink', 'blue', 'green']
  this.getColors = function() {
    return this.colors
  }
}

SuperType.prototype.getName = function() {
  return this.name
}

function SubType(name) {
  SuperType.call(this, name)
  this.age = 22
}

let instance1 = new SubType('yanxugong')
instance1.colors.push('yellow')
console.log(instancel.colors) // ['pink','blue','green','yellow']
console.log(instancel.getColors()) // ["pink", "blue", "green", "yellow"]
console.log(instancel.getName) // undefined

let instance2 = new SubType('Jack')
console.log(instance2.colors) // ['pink','blue','green']
console.log(instance2.getColors()) // ["pink", "blue", "green"]
console.log(instance2.getName) // undefined

优点:

可以向超类传递参数
解决了原型中包含引用类型值被所有实例共享的问题

缺点:

方法都在构造函数中定义，函数复用无从谈起，另外超类型原型中定义的方法对于子类型而言都是不可见的。

组合继承

组合继承指的是将原型链和借用构造函数技术组合到一块，从而发挥二者之长的一种继承模式。

基本思路：

使用原型链实现对原型属性和方法的继承，通过借用构造函数来实现对实例属性的继承，既通过在原型上定义方法来实现了函数复用，又保证了每个实例都有自己的属性。

function SuperType(name) {
  this.name = name
  this.colors = ['pink', 'blue', 'green']
}

SuperType.prototype.getName = function() {
  return this.name
}

function SubType(name, age) {
  SuperType.call(this, name)
  this.age = age
}

SubType.prototype = new SuperType()
SubType.prototype.constructor = SubType
SubType.prototype.sayAge = function() {
  return this.age
}

let instancel = new SubType('yanxugong', 20)
instancel.colors.push('yellow')
console.log(instancel.colors) // ['pink','blue','green','yellow']
console.log(instancel.sayAge()) // 20
console.log(instancel.getName()) // yanxugong

let instance2 = new SubType('Jack', 18)
console.log(instance2.colors) // ['pink','blue','green']
console.log(instance2.sayAge()) // 18
console.log(instance2.getName()) // Jack

console.log(new SuperType('po'))

缺点:

无论什么情况下，都会调用两次超类型构造函数：一次是在创建子类型原型的时候，另一次是在子类型构造函数内部。

优点:

可以向超类传递参数
每个实例都有自己的属性
实现了函数复用

原型式继承

原型继承的基本思想：

借助原型可以基于已有的对象创建新对象，同时还不必因此创建自定义类型。

function object(o) {
  function F() {}
  F.prototype = o
  return new F()
}

在 object()函数内部，新建一个临时性的构造函数，然后将传入的对象作为这个构造函数的原型，最后返回了这个临时类型的一个新实例，从本质上讲，object()对传入的对象执行了一次浅拷贝。

ECMAScript5 通过新增 Object.create()方法规范了原型式继承。这个方法接收两个参数：一个用作新对象原型的对象和（可选的）一个为新对象定义额外属性的对象(可以覆盖原型对象上的同名属性)，在传入一个参数的情况下，Object.create()和 object()方法的行为相同。

var person = {
  name: 'yanxugong',
  hobbies: ['reading', 'photography']
}

var personl = Object.create(person)
personl.name = 'jack'
personl.hobbies.push('coding')

var person2 = Object.create(person)
person2.name = 'Echo'
person2.hobbies.push('running')

console.log(person.hobbies) // ["reading", "photography", "coding", "running"]
console.log(person.name) // yanxugong

console.log(personl.hobbies) // ["reading", "photography", "coding", "running"]
console.log(personl.name) // jack

console.log(person2.hobbies) // ["reading", "photography", "coding", "running"]
console.log(person2.name) // Echo

在没有必要创建构造函数，仅让一个对象与另一个对象保持相似的情况下，原型式继承是可以胜任的。

缺点:

同原型链实现继承一样，包含引用类型值的属性会被所有实例共享。

寄生式继承

寄生式继承是与原型式继承紧密相关的一种思路。寄生式继承的思路与寄生构造函数和工厂模式类似，即创建一个仅用于封装继承过程的函数，该函数在内部已某种方式来增强对象，最后再像真地是它做了所有工作一样返回对象。

function object(o) {
  function F() {}
  F.prototype = o
  return new F()
}

function createAnother(original) {
  var clone = object(original) // 通过调用函数创建一个新对象
  clone.sayHi = function() {
    // 以某种方式增强这个对象
    console.log('hi')
  }
  return clone // 返回这个对象
}

var person = {
  name: 'yanxugong',
  hobbies: ['reading', 'photography']
}

var personl = createAnother(person)
personl.sayHi() // hi
personl.hobbies.push('coding')
console.log(personl.hobbies) // ["reading", "photography", "coding"]
console.log(person) // {hobbies:["reading", "photography", "coding"],name: "yanxugong"}

基于 person 返回了一个新对象 personl，新对象不仅具有 person 的所有属性和方法，而且还有自己的 sayHi()方法。在考虑对象而不是自定义类型和构造函数的情况下，寄生式继承也是一种有用的模式。

缺点：

使用寄生式继承来为对象添加函数，会由于不能做到函数复用而效率低下。
同原型链实现继承一样，包含引用类型值的属性会被所有实例共享。

寄生组合式继承

所谓寄生组合式继承，即通过借用构造函数来继承属性，通过原型链的混成形式来继承方法。

基本思路：

不必为了指定子类型的原型而调用超类型的构造函数，我们需要的仅是超类型原型的一个副本，本质上就是使用寄生式继承来继承超类型的原型，然后再将结果指定给子类型的原型。寄生组合式继承的基本模式如下所示：

function object(o) {
  function F() {}
  F.prototype = o
  return new F()
}

function inheritPrototype(subType, superType) {
  var prototype = object(superType.prototype) // 创建对象
  prototype.constructor = subType // 增强对象
  subType.prototype = prototype // 指定对象
}

创建超类型原型的一个副本
为创建的副本添加 constructor 属性
将新创建的对象赋值给子类型的原型

至此，我们就可以通过调用 inheritPrototype 来替换为子类型原型赋值的语句：

function object(o) {
  function F() {}
  F.prototype = o
  return new F()
}

function inheritPrototype(subType, superType) {
  var prototype = object(superType.prototype) // 创建对象
  prototype.constructor = subType // 增强对象
  subType.prototype = prototype // 指定对象
}

function SuperType(name) {
  this.name = name
  this.colors = ['pink', 'blue', 'green']
}

SuperType.prototype.getName = function() {
  return this.name
}

function SubType(name, age) {
  SuperType.call(this, name)
  this.age = age
}

inheritPrototype(SubType, SuperType)

SubType.prototype.sayAge = function() {
  return this.age
}

let instancel = new SubType('yanxugong', 20)
instancel.colors.push('yellow')
console.log(instancel.colors) // ['pink','blue','green','yellow']
console.log(instancel.sayAge()) // 20
console.log(instancel.getName()) // yanxugong

let instance2 = new SubType('Jack', 18)
console.log(instance2.colors) // ['pink','blue','green']
console.log(instance2.sayAge()) // 18
console.log(instance2.getName()) // Jack

console.log(new SuperType('po'))

优点:

只调用了一次超类构造函数，效率更高。避免在 SuberType.prototype 上面创建不必要的、多余的属性，与其同时，原型链还能保持不变。
因此寄生组合继承是引用类型最理性的继承范式。

四、至少说出一种开源项目(如 Node)中应用原型继承的案例

Vue.extend( options )

参数：
- {Object} options
用法：

使用基础 Vue 构造器，创建一个“子类”。参数是一个包含组件选项的对象。

data 选项是特例，需要注意 - 在 Vue.extend() 中它必须是函数

<div id="mount-point"></div>

// 创建构造器
var Profile = Vue.extend({
  template: '<p>{{firstName}} {{lastName}} aka {{alias}}</p>',
  data: function() {
    return {
      firstName: 'Walter',
      lastName: 'White',
      alias: 'Heisenberg'
    }
  }
})
// 创建 Profile 实例，并挂载到一个元素上。
new Profile().$mount('#mount-point')

结果如下：

<p>Walter White aka Heisenberg</p>

为什么使用 extend

在 vue 项目中，我们有了初始化的根实例后，所有页面基本上都是通过 router 来管理，组件也是通过 import 来进行局部注册，所以组件的创建我们不需要去关注，相比 extend 要更省心一点点。但是这样做会有几个缺点：

组件模板都是事先定义好的，如果我要从接口动态渲染组件怎么办？
所有内容都是在 #app 下渲染，注册组件都是在当前位置渲染。如果我要实现一个类似于 window.alert() 提示组件要求像调用 JS 函数一样调用它，该怎么办？
这时候，Vue.extend + vm.$mount 组合就派上用场了。

五、可以描述 new 一个对象的详细过程，手动实现一个 new 操作符

先看看 new 操作符都干了什么事情，有哪些操作？通过下面的代码来进行思考：

// 新建一个类（构造函数）
function Otaku(name, age) {
  this.name = name
  this.age = age
  // 自身的属性
  this.habit = 'pk'
}
// 给类的原型上添加属性和方法
Otaku.prototype.strength = 60
Otaku.prototype.sayYourName = function() {
  console.log('I am ' + this.name)
}
// 实例化一个person对象
const person = new Otaku('乔峰', 5000)
person.sayYourName() // I am 乔峰
console.log(person) // 打印出构造出来的实例

image

解析

从控制台打印出来的结果我们可以看出 new 操作符大概做了一下几件事情：

返回（产生）了一个新的对象
访问到了类 Otaku 构造函数里的属性
访问到 Otaku 原型上的属性和方法并且设置了 this 的指向（指向新生成的实例对象）

通过上面的分析展示，可以知道 new 团伙里面一定有 Object 的参与，不然对象的产生就有点说不清了。先来边写写：

// 需要返回一个对象 借助函数来实现new操作
// 传入需要的参数： 类 + 属性
const person = new Otaku('乔峰', 5000)
const person1 = objectFactory(Otaku, '鸠摩智', 5000)

// 开始来实现objectFactory 方法
function objectFactory(obj, name, age) {}
// 这种方法将自身写死了 如此他只能构造以obj为原型，并且只有name 和 age 属性的 obj
// 在js中 函数因为arguments 使得函数参数的写法异常灵活，在函数内部可以通过arguments来获得函数的参数
function objectFactory() {
  console.log(arguements) //{ '0': [Function: Otaku], '1': '鸠摩智', '2': 5000 }
  // 通过arguments类数组打印出的结果，我们可以看到其中包含了构造函数以及我们调用objectfactory时传入的其他参数
  // 接下来就是要想如何得到其中这个构造函数和其他的参数
  // 由于arguments是类数组，没有直接的方法可以供其使用，我们可以有以下两种方法:
  // 1. Array.from(arguments).shift(); //转换成数组 使用数组的方法shift将第一项弹出
  // 2. [].shift().call(arguments); // 通过call() 让arguments能够借用shift方法
  const Constructor = [].shift.call(arguments)
  const args = arguments
  // 新建一个空对象 纯洁无邪
  let obj = new Object()
  // 接下来的想法 给obj这个新生对象的原型指向它的构造函数的原型
  // 给构造函数传入属性，注意：构造函数的this属性
  // 参数传进Constructor对obj的属性赋值，this要指向obj对象
  // 在Coustructor内部手动指定函数执行时的this 使用call、apply实现
  let result = Constructor.apply(obj, arguments)
  //确保new出来的是一个对象
  return typeof result === 'object' ? result : obj
}

上面的代码注释太多，剔除注释以后的代码：

function objectFactory() {
  let Constructor = [].shift.call(arguments)
  const obj = new Object()
  obj.__proto__ = Conctructor.prototype
  let result = Constructor.apply(obj, arguments)
  return typeof result === 'object' ? result : obj
}

还有另外一种操作：

function myNew(Obj, ...args) {
  var obj = Object.create(Obj.prototype) // 使用指定的原型对象及其属性去创建一个新的对象
  Obj.apply(obj, args) // 绑定 this 到obj, 设置 obj 的属性
  return obj // 返回实例
}

六、理解 ES6 class 构造以及继承的底层实现原理

ES6 class 使用

javascript 使用的是原型式继承，我们可以通过原型的特性实现类的继承，
ES6 为我们提供了像面向对象继承一样的语法糖。

class Parent {
  constructor(a) {
    this.filed1 = a
  }
  filed2 = 2
  func1 = function() {}
}

class Child extends Parent {
  constructor(a, b) {
    super(a)
    this.filed3 = b
  }

  filed4 = 1
  func2 = function() {}
}

下面我们借助 babel 来探究 ES6 类和继承的实现原理。

class 的实现

转换前：

class Parent {
  constructor(a) {
    this.filed1 = a
  }
  filed2 = 2
  func1 = function() {}
}

转换后：

function _classCallCheck(instance, Constructor) {
  if (!(instance instanceof Constructor)) {
    throw new TypeError('Cannot call a class as a function')
  }
}

var Parent = function Parent(a) {
  _classCallCheck(this, Parent)

  this.filed2 = 2

  this.func1 = function() {}

  this.filed1 = a
}

可见 class 的底层依然是构造函数：

调用_classCallCheck 方法判断当前函数调用前是否有 new 关键字。

构造函数执行前有 new 关键字，会在构造函数内部创建一个空对象，将构造函数的 proptype 指向这个空对象的__proto__,并将 this 指向这个空对象。如上，_classCallCheck 中：this instanceof Parent 返回 true。

若构造函数前面没有 new 则构造函数的 proptype 不会不出现在 this 的原型链上，返回 false。

将 class 内部的变量和函数赋给 this。
执行 constuctor 内部的逻辑。
return this (构造函数默认在最后我们做了)。

继承实现

转换前：

class Child extends Parent {
  constructor(a, b) {
    super(a)
    this.filed3 = b
  }

  filed4 = 1
  func2 = function() {}
}

转换后：

我们先看 Child 内部的实现，再看内部调用的函数是怎么实现的：

var Child = (function(_Parent) {
  _inherits(Child, _Parent)

  function Child(a, b) {
    _classCallCheck(this, Child)

    var _this = _possibleConstructorReturn(
      this,
      (Child.__proto__ || Object.getPrototypeOf(Child)).call(this, a)
    )

    _this.filed4 = 1

    _this.func2 = function() {}

    _this.filed3 = b
    return _this
  }

  return Child
})(Parent)

调用_inherits 函数继承父类的 proptype。

_inherits 内部实现：

function _inherits(subClass, superClass) {
  if (typeof superClass !== 'function' && superClass !== null) {
    throw new TypeError(
      'Super expression must either be null or a function, not ' +
        typeof superClass
    )
  }
  subClass.prototype = Object.create(superClass && superClass.prototype, {
    constructor: {
      value: subClass,
      enumerable: false,
      writable: true,
      configurable: true
    }
  })
  if (superClass)
    Object.setPrototypeOf
      ? Object.setPrototypeOf(subClass, superClass)
      : (subClass.__proto__ = superClass)
}

(1) 校验父构造函数。

(2) 典型的寄生继承：用父类构造函数的 proptype 创建一个空对象，并将这个对象指向子类构造函数的 proptype。

(3) 将父构造函数指向子构造函数的__proto__（这步是做什么的不太明确，感觉没什么意义。）

用一个闭包保存父类引用，在闭包内部做子类构造逻辑。
new 检查。
用当前 this 调用父类构造函数。

var _this = _possibleConstructorReturn(
  this,
  (Child.__proto__ || Object.getPrototypeOf(Child)).call(this, a)
)

这里的 Child.proto || Object.getPrototypeOf(Child)实际上是父构造函数(_inherits 最后的操作)，然后通过 call 将其调用方改为当前 this，并传递参数。（这里感觉可以直接用参数传过来的 Parent）

function _possibleConstructorReturn(self, call) {
  if (!self) {
    throw new ReferenceError(
      "this hasn't been initialised - super() hasn't been called"
    )
  }
  return call && (typeof call === 'object' || typeof call === 'function')
    ? call
    : self
}

校验 this 是否被初始化，super 是否调用，并返回父类已经赋值完的 this。

将行子类 class 内部的变量和函数赋给 this。
执行子类 constuctor 内部的逻辑。

可见，ES6 实际上是为我们提供了一个“组合寄生继承”的简单写法。

super

super 代表父类构造函数。

super.fun1() 等同于 Parent.fun1() 或 Parent.prototype.fun1()。

super() 等同于 Parent.prototype.construtor()

当我们没有写子类构造函数时：

var Child = (function(_Parent) {
  _inherits(Child, _Parent)

  function Child() {
    _classCallCheck(this, Child)

    return _possibleConstructorReturn(
      this,
      (Child.__proto__ || Object.getPrototypeOf(Child)).apply(this, arguments)
    )
  }

  return Child
})(Parent)

可见默认的构造函数中会主动调用父类构造函数，并默认把当前 constructor 传递的参数传给了父类。

所以当我们声明了 constructor 后必须主动调用 super(),否则无法调用父构造函数，无法完成继承。

典型的例子就是 React 的 Component 中，我们声明 constructor 后必须调用 super(props)，因为父类要在构造函数中对 props 做一些初始化操作。