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深度剖析前端JavaScript中的原型(JS的对象原型)

JavaScript 常被描述为一种基于原型的语言 (prototype-based language)——每个对象拥有一个原型对象,对象以其原型为模板、从原型继承方法和属性。原型对象也可能拥有原型,并从中继承方法和属性,一层一层、以此类推。这种关系常被称为原型链 (prototype chain),它解释了为何一个对象会拥有定义在其他对象中的属性和方法。

 

准确地说,这些属性和方法定义在Object的构造器函数(constructor functions)之上的prototype属性上,而非对象实例本身。

 

在传统的 OOP 中,首先定义“类”,此后创建对象实例时,类中定义的所有属性和方法都被复制到实例中。在 JavaScript 中并不如此复制——而是在对象实例和它的构造器之间建立一个链接(它是__proto__属性,是从构造函数的prototype属性派生的),之后通过上溯原型链,在构造器中找到这些属性和方法。

 

注意: 理解对象的原型(可以通过Object.getPrototypeOf(obj)或者已被弃用的__proto__属性获得)与构造函数的prototype属性之间的区别是很重要的。前者是每个实例上都有的属性,后者是构造函数的属性。也就是说,Object.getPrototypeOf(new Foobar())Foobar.prototype指向着同一个对象。

 

以上描述很抽象;我们先看一个例子。

 


 

在javascript中,函数可以有属性。 每个函数都有一个特殊的属性叫作原型(prototype ,正如下面所展示的。请注意,下面的代码是独立的一段(在网页中没有其他代码的情况下,这段代码是安全的)。为了最好的学习体验,你最好打开一个控制台 (在Chrome和Firefox中,可以按Ctrl+Shift+I来打开)切换到”控制台” 选项卡, 复制粘贴下面的JavaScript代码,然后按回车来运行

    function doSomething(){}     console.log( doSomething.prototype );     // It does not matter how you declare the function, a     // function in javascript will always have a default     // prototype property.     var doSomething = function(){};     console.log( doSomething.prototype );

 

正如上面所看到的, doSomething 函数有一个默认的原型属性,它在控制台上面呈现了出来. 运行这段代码之后,控制台上面应该出现了像这样的一个对象.

    {     constructor: ƒ doSomething(),     __proto__: {     constructor: ƒ Object(),      hasOwnProperty: ƒ hasOwnProperty(),     isPrototypeOf: ƒ isPrototypeOf(),     propertyIsEnumerable: ƒ propertyIsEnumerable(),     toLocaleString: ƒ toLocaleString(),      toString: ƒ toString(),      valueOf: ƒ valueOf()      }     }

 

现在,我们可以添加一些属性到 doSomething 的原型上面,如下所示.

    function doSomething(){}     doSomething.prototype.foo = “bar”;     console.log( doSomething.prototype );

 

结果:

    {      foo: “bar”,      constructor: ƒ doSomething(),      __proto__: {      constructor: ƒ Object(),      hasOwnProperty: ƒ hasOwnProperty(),      isPrototypeOf: ƒ isPrototypeOf(),      propertyIsEnumerable: ƒ propertyIsEnumerable(),      toLocaleString: ƒ toLocaleString(),      toString: ƒ toString(),      valueOf: ƒ valueOf()      }     }

然后,我们可以使用 new 运算符来在现在的这个原型基础之上,创建一个 doSomething 的实例。正确使用 new 运算符的方法就是在正常调用函数时,在函数名的前面加上一个 new 前缀. 通过这种方法,在调用函数前加一个 new ,它就会返回一个这个函数的实例化对象. 然后,就可以在这个对象上面添加一些属性:

    function doSomething(){}     doSomething.prototype.foo = “bar”; // add a property onto the prototype     var doSomeInstancing = new doSomething();     doSomeInstancing.prop = “some value”; // add a property onto the object     console.log( doSomeInstancing );

 

结果:

    {      prop: “some value”,      __proto__: {      foo: “bar”,      constructor: ƒ doSomething(),      __proto__: {      constructor: ƒ Object(),      hasOwnProperty: ƒ hasOwnProperty(),      isPrototypeOf: ƒ isPrototypeOf(),      propertyIsEnumerable: ƒ propertyIsEnumerable(),      toLocaleString: ƒ toLocaleString(),     toString: ƒ toString(),      valueOf: ƒ valueOf()      }      }     }

就像上面看到的doSomeInstancing 的 __proto__ 属性就是doSomething.prototype. 但是这又有什么用呢?

 

好吧,当你访问 doSomeInstancing 的一个属性, 浏览器首先查找 doSomeInstancing 是否有这个属性. 如果 doSomeInstancing 没有这个属性, 然后浏览器就会在 doSomeInstancing 的 __proto__ 中查找这个属性(也就是 doSomething.prototype). 如果 doSomeInstancing 的 __proto__ 有这个属性, 那么 doSomeInstancing 的 __proto__ 上的这个属性就会被使用. 否则, 如果 doSomeInstancing 的 __proto__ 没有这个属性, 浏览器就会去查找 doSomeInstancing 的 __proto__ 的 __proto__ ,看它是否有这个属性.


 

默认情况下, 所有函数的原型属性的 __proto__ 就是 window.Object.prototype. 所以 doSomeInstancing 的 __proto__ 的__proto__ (也就是 doSomething.prototype 的 __proto__ (也就是 Object.prototype)) 会被查找是否有这个属性. 如果没有在它里面找到这个属性, 然后就会在 doSomeInstancing 的 __proto__ 的 __proto__ 的 __proto__ 里面查找. 然而这有一个问题: doSomeInstancing 的 __proto__ 的 __proto__  __proto__ 不存在. 最后, 原型链上面的所有的 __proto__ 都被找完了, 浏览器所有已经声明了的 __proto__ 上都不存在这个属性,然后就得出结论,这个属性是 undefined.

    function doSomething(){}     doSomething.prototype.foo = “bar”;     var doSomeInstancing = new doSomething();     doSomeInstancing.prop = “some value”;     console.log(“doSomeInstancing.prop: ” + doSomeInstancing.prop);     console.log(“doSomeInstancing.foo: ” + doSomeInstancing.foo);     console.log(“doSomething.prop: ” + doSomething.prop);     console.log(“doSomething.foo: ” + doSomething.foo);     console.log(“doSomething.prototype.prop: ” + doSomething.prototype.prop);     console.log(“doSomething.prototype.foo: ” + doSomething.prototype.foo);

 

结果:

    doSomeInstancing.prop: some value     doSomeInstancing.foo: bar     doSomething.prop: undefined     doSomething.foo: undefined     doSomething.prototype.prop: undefined     doSomething.prototype.foo: bar

 

 


 

2|0理解原型对象

 

让我们回到 Person() 构造器的例子。请把下面代码例子依次写入浏览器控制台。。

本例中我们首先将定义一个构造器函数:

    function Person(first, last, age, gender, interests) {      // 属性与方法定义     };

然后在控制台创建一个对象实例:

    var person1 = new Person(‘Bob’, ‘Smith’, 32, ‘male’, [‘music’, ‘skiing’]);

 

在 JavaScript 控制台输入 “person1.“,你会看到,浏览器将根据这个对象的可用的成员名称进行自动补全:

深度剖析前端JavaScript中的原型(JS的对象原型)

在这个列表中,你可以看到定义在 person1 的原型对象、即 Person() 构造器中的成员—— nameagegenderinterestsbiogreeting。同时也有一些其他成员—— watchvalueOf 等等——这些成员定义在 Person() 构造器的原型对象、即 Object 之上。下图展示了原型链的运作机制。

深度剖析前端JavaScript中的原型(JS的对象原型)

 

那么,调用 person1 的“实际定义在 Object 上”的方法时,会发生什么?比如:

    person1.valueOf()

 

这个方法仅仅返回了被调用对象的值。在这个例子中发生了如下过程:

  • 浏览器首先检查,person1 对象是否具有可用的 valueOf() 方法。
  • 如果没有,则浏览器检查 person1 对象的原型对象(即 Person构造函数的prototype属性所指向的对象)是否具有可用的valueof() 方法。
  • 如果也没有,则浏览器检查 Person() 构造函数的prototype属性所指向的对象的原型对象(即 Object构造函数的prototype属性所指向的对象)是否具有可用的 valueOf() 方法。这里有这个方法,于是该方法被调用。

 

注意:必须重申,原型链中的方法和属性没有被复制到其他对象——它们被访问需要通过前面所说的“原型链”的方式。

注意:没有官方的方法用于直接访问一个对象的原型对象——原型链中的“连接”被定义在一个内部属性中,在 JavaScript 语言标准中用 [[prototype]] 表示(参见 ECMAScript)。然而,大多数现代浏览器还是提供了一个名为 __proto__ (前后各有2个下划线)的属性,其包含了对象的原型。你可以尝试输入 person1.__proto__ 和 person1.__proto__.__proto__,看看代码中的原型链是什么样的!

 


 

3|0prototype 属性:继承成员被定义的地方

 

那么,那些继承的属性和方法在哪儿定义呢?如果你查看 Object 参考页,会发现左侧列出许多属性和方法——大大超过我们在 person1 对象中看到的继承成员的数量。某些属性或方法被继承了,而另一些没有——为什么呢?

 

原因在于,继承的属性和方法是定义在 prototype 属性之上的(你可以称之为子命名空间 (sub namespace) )——那些以Object.prototype. 开头的属性,而非仅仅以 Object. 开头的属性。prototype 属性的值是一个对象,我们希望被原型链下游的对象继承的属性和方法,都被储存在其中。

 

于是 Object.prototype.watch()Object.prototype.valueOf() 等等成员,适用于任何继承自 Object() 的对象类型,包括使用构造器创建的新的对象实例。

Object.is()Object.keys(),以及其他不在 prototype 对象内的成员,不会被“对象实例”或“继承自 Object() 的对象类型”所继承。这些方法/属性仅能被 Object() 构造器自身使用。

 

 

注意:这看起来很奇怪——构造器本身就是函数,你怎么可能在构造器这个函数中定义一个方法呢?其实函数也是一个对象类型

 

    1. 你可以检查已有的 prototype 属性。回到先前的例子,在 JavaScript 控制台输入:

          Person.prototype
    2. 输出并不多,毕竟我们没有为自定义构造器的原型定义任何成员。缺省状态下,构造器的 prototype 属性初始为空白。现在尝试:

          Object.prototype

 

你会看到 Object 的 prototype 属性上定义了大量的方法;如前所示,继承自 Object 的对象都可以使用这些方法。

 

 

JavaScript 中到处都是通过原型链继承的例子。比如,你可以尝试从 StringDateNumber 和 Array 全局对象的原型中寻找方法和属性。它们都在原型上定义了一些方法,因此当你创建一个字符串时:

    var myString = ‘This is my string.’;

myString 立即具有了一些有用的方法,如 split()indexOf()replace() 等。

重要:prototype 属性大概是 JavaScript 中最容易混淆的名称之一。你可能会认为,this 关键字指向当前对象的原型对象,其实不是(还记得么?原型对象是一个内部对象,应当使用 __proto__ 访问)。prototype 属性包含(指向)一个对象,你在这个对象中定义需要被继承的成员。

 

3|1create()

 

Object.create() 方法可以创建新的对象实例。

    1. 例如,在上个例子的 JavaScript 控制台中输入:

         var person2 = Object.create(person1);
    2. create() 实际做的是从指定原型对象创建一个新的对象。这里以 person1 为原型对象创建了 person2 对象。在控制台输入:

         person2.__proto__

 

结果返回对象person1

 


 

4|0constructor 属性

 

每个实例对象都从原型中继承了一个constructor属性,该属性指向了用于构造此实例对象的构造函数。

    1. 例如,继续在控制台中尝试下面的指令:

      person1.constructor person2.constructor

      都将返回 Person() 构造器,因为该构造器包含这些实例的原始定义。

      一个小技巧是,你可以在 constructor 属性的末尾添加一对圆括号(括号中包含所需的参数),从而用这个构造器创建另一个对象实例。毕竟构造器是一个函数,故可以通过圆括号调用;只需在前面添加 new 关键字,便能将此函数作为构造器使用。

      1. 在控制台中输入:

        var person3 = new person1.constructor(‘Karen’, ‘Stephenson’, 26, ‘female’, [‘playing drums’, ‘mountain climbing’]);
      2. 现在尝试访问新建对象的属性,例如:

        person3.name.first person3.age person3.bio()

 

正常工作。通常你不会去用这种方法创建新的实例;但如果你刚好因为某些原因没有原始构造器的引用,那么这种方法就很有用了。

此外,constructor 属性还有其他用途。比如,想要获得某个对象实例的构造器的名字,可以这么用:

    instanceName.constructor.name

具体地,像这样:

    person1.constructor.name

 


 

5|0修改原型

 

从我们从下面这个例子来看一下如何修改构造器的 prototype 属性。

向构造器的 prototype 添加了一个新的方法:

    function Person(first, last, age, gender, interests) {     // 属性与方法定义     };     var person1 = new Person(‘Tammi’, ‘Smith’, 32, ‘neutral’, [‘music’, ‘skiing’, ‘kickboxing’]);     Person.prototype.farewell = function() {      alert(this.name.first + ‘ has left the building. Bye for now!’);     }

 

但是 farewell() 方法仍然可用于 person1 对象实例——旧有对象实例的可用功能被自动更新了。这证明了先前描述的原型链模型。这种继承模型下,上游对象的方法不会复制到下游的对象实例中;下游对象本身虽然没有定义这些方法,但浏览器会通过上溯原型链、从上游对象中找到它们。这种继承模型提供了一个强大而可扩展的功能系统。

 

你很少看到属性定义在 prototype 属性中,因为如此定义不够灵活。比如,你可以添加一个属性:

    Person.prototype.fullName = ‘Bob Smith’;

但这不够灵活,因为人们可能不叫这个名字。用 name.first 和 name.last 组成 fullName 会好很多:

    Person.prototype.fullName = this.name.first + ‘ ‘ + this.name.last;

 

然而,这么做是无效的,因为本例中 this 引用全局范围,而非函数范围。访问这个属性只会得到 undefined undefined。但这个语句若放在 先前定义在 prototype 上的方法中则有效,因为此时语句位于函数范围内,从而能够成功地转换为对象实例范围。你可能会在 prototype 上定义常属性 (constant property) (指那些你永远无需改变的属性),但一般来说,在构造器内定义属性更好。

:关于 this 关键字指代(引用)什么范围/哪个对象,这个问题超出了本文讨论范围。事实上,这个问题有点复杂,如果现在你没能理解,也不用担心。

 

事实上,一种极其常见的对象定义模式是,在构造器(函数体)中定义属性、在 prototype 属性上定义方法。如此,构造器只包含属性定义,而方法则分装在不同的代码块,代码更具可读性。例如:

    // 构造器及其属性定义     function Test(a,b,c,d) {      // 属性定义     };     // 定义第一个方法     Test.prototype.x = function () { … }     // 定义第二个方法     Test.prototype.y = function () { … }

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