深入理解JS继承和原型链

对于那些熟悉基于类的面向对象语言（Java 或者 C++）的开发人员来说。JavaScript 的语法是比較怪异的，这是因为 JavaScript 是一门动态语言，并且它没有类的概念（ ES6 新增了class keyword。但仅仅是语法糖。JavaScript 仍旧是基于原型）。

涉及到继承这一块，Javascript 仅仅有一种结构。那就是：对象。在 javaScript 中，每一个对象都有一个指向它的原型（prototype）对象的内部链接。这个原型对象又有自己的原型，直到某个对象的原型为null 为止（也就是不再有原型指向），组成这条链的最后一环。这样的一级一级的链结构就称为原型链（prototype chain）。

尽管。原型继承常常被视作 JavaScript 的一个弱点，但其实。原型继承模型比经典的继承模型更强大。举例来说，在原型继承模型的基础之上建立一个经典的继承模型是相当easy的。

一、基于原型链的继承

1.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。当试图訪问一个对象的属性时，它不只在该对象上搜寻。还会搜寻该对象的原型，以及该对象的原型的原型。依此层层向上搜索。直到找到一个名字匹配的属性或到达原型链的末尾。以下的代码将演示。当訪问一个对象的属性时会发生的行为：

// 假定有一个对象 o, 其自身的属性（own properties）有 a 和 b：
// {a: 1, b: 2}
// o 的原型 o.[[Prototype]]有属性 b 和 c：
// {b: 3, c: 4}
// 最后, o.[[Prototype]].[[Prototype]] 是 null.
// 这就是原型链的末尾，即 null。
// 依据定义。null 没有[[Prototype]].
// 综上。整个原型链例如以下: 
// {a:1, b:2} ---> {b:3, c:4} ---> null

console.log(o.a); // 1
// a是o的自身属性吗？是的，该属性的值为1

console.log(o.b); // 2
// b是o的自身属性吗？是的。该属性的值为2
// o.[[Prototype]]上另一个'b'属性,可是它不会被訪问到.这样的情况称为"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o.[[Prototype]]上有没有.
// c是o.[[Prototype]]的自身属性吗？是的,该属性的值为4

console.log(o.d); // undefined
// d是o的自身属性吗？不是,那看看o.[[Prototype]]上有没有.
// d是o.[[Prototype]]的自身属性吗？不是，那看看o.[[Prototype]].[[Prototype]]上有没有.
// o.[[Prototype]].[[Prototype]]为null。停止搜索，
// 没有d属性，返回undefined

创建一个对象它自己的属性的方法就是设置这个对象的属性。唯一例外的获取和设置的行为规则就是当有一个 getter或者一个setter 被设置成继承的属性的时候。

2.继承方法

JavaScript 并没有其它基于类的语言所定义的“方法”。在 JavaScript 里，不论什么函数都能够加入到对象上作为对象的属性。

函数的继承与其它的属性继承没有区别，包含上面的“属性遮蔽”（这样的情况相当于其它语言的方法重写）。

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是一个对象, p.[[Prototype]]是o.

p.a = 12; // 创建 p 的自身属性a.
console.log(p.m()); // 13
// 调用 p.m 时, 'this'指向 p. 
// 又由于 p 继承 o 的 m 函数
// 此时的'this.a' 即 p.a，即 p 的自身属性 'a'

二、使用不同的方法来创建对象和生成原型链

EDIT

1.使用普通语法创建对象

var o = {a: 1};

// o这个对象继承了Object.prototype上面的全部属性
// 所以能够这样使用 o.hasOwnProperty('a').
// hasOwnProperty 是Object.prototype的自身属性。
// Object.prototype的原型为null。

// 原型链例如以下:
// o ---> Object.prototype ---> null

var a = ["yo", "whadup", "?"];

// 数组都继承于Array.prototype 
// (indexOf, forEach等方法都是从它继承而来).
// 原型链例如以下:
// a ---> Array.prototype ---> Object.prototype ---> null

function f(){
  return 2;
}

// 函数都继承于Function.prototype
// (call, bind等方法都是从它继承而来):
// f ---> Function.prototype ---> Object.prototype ---> null

2.使用构造器创建对象

在 JavaScript 中，构造器事实上就是一个普通的函数。

当使用 new 操作符 来作用这个函数时，它就能够被称为构造方法（构造函数）。

function Graph() {
  this.vertexes = [];
  this.edges = [];
}

Graph.prototype = {
  addVertex: function(v){
    this.vertexes.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.

3.使用 Object.create 创建对象

ECMAScript 5 中引入了一个新方法：Object.create()。

能够调用这种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參数：

var a = {a: 1}; 
// a ---> Object.prototype ---> null

var b = Object.create(a);
// b ---> a ---> Object.prototype ---> null
console.log(b.a); // 1 (继承而来)

var c = Object.create(b);
// c ---> b ---> a ---> Object.prototype ---> null

var d = Object.create(null);
// d ---> null
console.log(d.hasOwnProperty); // undefined, 由于d没有继承Object.prototype

4.使用 class keyword

ECMAScript6 引入了一套新的keyword用来实现 class。

使用基于类语言的开发者会对这些结构感到熟悉。但它们是不一样的。 JavaScript 仍然是基于原型的。这些新的keyword包含 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);

5.性能

在原型链上查找属性比較耗时，对性能有副作用，这在性能要求苛刻的情况下非常重要。

另外，试图訪问不存在的属性时会遍历整个原型链。

遍历对象的属性时，原型链上的每一个可枚举属性都会被枚举出来。

检測对象的属性是定义在自身上还是在原型链上，有必要使用 hasOwnProperty 方法。全部继承自Object.proptotype 的对象都包括这种方法。

hasOwnProperty 是 JavaScript 中唯一一个仅仅涉及对象自身属性而不会遍历原型链的方法。

注意：只通过推断值是否为 undefined 还不足以检測一个属性是否存在，一个属性可能存在而其值恰好为undefined。

6.不好的实践：扩展原生对象的原型

一个常常被用到的错误实践是去扩展 Object.prototype 或者其它内置对象的原型。该技术被称为 monkey patching，它破坏了原型链的密封性。虽然。一些流行的框架（如 Prototype.js）在使用该技术，可是并没有足够好的理由要用其它非标准的方法将内置的类型系统搞乱。我们去扩展内置对象原型的唯一理由是引入新的 JavaScript 引擎的某些新特性。比方Array.forEach。

演示样例EDIT

B 将继承自 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 增加到原型（prototype）中的目的是什么？
A.prototype = {
  varA : null,  // 既然它没有不论什么作用。干嘛不将 varA 从原型（prototype）去掉？
      // 或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#Initializing instance variables
      // 将会验证假设 varA 在每一个实例不被特别初始化会是什么情况。
  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
• 而你用 Object.create() 来继承

三、prototype 和 Object.getPrototypeOf

对于从 Java 或 C++ 转过来的开发者来说 JavaScript 会有点让人困惑，由于它所有都是动态的。都是执行时，并且不存在类（classes）。

所有的都是实例（对象）。即使我们模拟出的 “类（classes）”。也仅仅是一个函数对象。

你可能已经注意到，我们的函数 A 有一个特殊的属性叫做原型。这个特殊的属性与 JavaScript 的 new 运算符一起工作。对原型对象的引用会拷贝到新实例内部的 [[Prototype]] 属性。比如，当你这样： var a1 = new A()， JavaScript 就会设置：a1.[[Prototype]] = A.prototype（在内存中创建对象后。并在执行 this 绑定的函数 A()之前）。然后在你訪问实例的属性时。JavaScript 首先检查它们是否直接存在于该对象中（即是否是该对象的自身属性），假设不是。它会在 [[Prototype]] 中查找。

也就是说。你在原型中定义的元素将被全部实例共享，甚至能够在稍后对原型进行改动。这样的变更将影响到全部现存实例。

像上面的样例中，假设你运行 var a1 = new A(); var a2 = new A(); 那么 a1.doSomething 其实会指向Object.getPrototypeOf(a1).doSomething。它就是你在 A.prototype.doSomething 中定义的内容。

比方：Object.getPrototypeOf(a1).doSomething == Object.getPrototypeOf(a2).doSomething == A.prototype.doSomething。

简而言之， prototype 是用于类型的。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， 直到它找到 doSomething 这个属性或者 Object.getPrototypeOf 返回 null。

因此，当你运行：

var o = new Foo();

JavaScript 实际上运行的是：

var o = new Object();
o.[[Prototype]] = Foo.prototype;
Foo.call(o);

（或者类似上面这种）。然后当你运行：

o.someProp;

它会检查是否存在 someProp 属性。假设没有，它会查找Object.getPrototypeOf(o).someProp ,假设仍旧没有。它会继续查找Object.getPrototypeOf(Object.getPrototypeOf(o)).someProp 。一直查找下去。直到它找到这个属性 或者 Object.getPrototypeOf() 返回 null 。

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