在JavaScript
中,函数原型链是最强大也是最容易让人迷惑的特性。长期以来对于prototype
和__proto__
的一知半解导致在实际开发中经常遇到难以排查的问题,所以有必要将JavaScript
中的原型概念理解清楚。
1. __proto__
vs prototype
1.1 __proto__
在JavaScript
中所有对象都拥有一个__proto__
用来表示其原型继承,所谓的原型链也就是根据__proto__
一层层向上追溯。JavaScript
中有一个内置属性[[prototype]]
(注意不是prototype
)来表征其原型对象,大多数浏览器支持通过__proto__
来对齐进行访问。一个普通对象的__proto__
为Object.prototype
:
var a = {
'h' : 1
}
// output: true
a.__proto__ === Object.prototype
1.2 prototype
prototype
是只有函数才有的属性。
当创建函数时,JavaScript
会自动给函数创建一个prototype
属性,并指向原型对象functionname.prototype
。
JavaScript
可以通过prototype
和__proto__
在两个对象之间建立一个原型关系,实现方法和属性的共享,从而实现继承。
1.3 构造函数创建对象实例
JavaScript
中的函数对象有两个不同的内部方法:[[Call]]
和Construct
。
如果不通过new
关键字来调用函数(比如call,apply等),则执行[[Call]]
方法,该种方式只是单纯地执行函数体,并不创建函数对象。
如果通过new
关键字来调用函数,执行的是[[Constrcut]]
方法,该方法会创建一个实例对象,同时将该对象的__proto__
属性执行构造函数的prototype
也即functionname.prototype
,从而继承该构造函数下的所有实例和方法。
有了以上概念后,来看一个例子:
function Foo(firstName, lastName){
this.firstName = firstName;
this.lastName = lastName;
}
Foo.prototype.logName = function(){
Foo.combineName();
console.log(this.fullName);
}
Foo.prototype.combineName = function(){
this.fullName = `${this.firstName} ${this.lastName}`
}
var foo = new Foo('Sanfeng', 'Zhang');
foo.combineName();
console.log(foo.fullName); // Sanfeng Zhang
foo.logName(); // Uncaught TypeError: Foo.combineName is not a function
明明声明了Foo.prototype.logName
,但是Foo.combineName
却出错,其原因在于原型链理解出错。
首先来看下foo
的原型链:
var foo = new Foo('Sanfeng', 'Zhang')
:
通过new
创建一个函数对象,此时JavaScript
会给创建出来对象的__proto__
赋值为functionname.protoye
也即Foo.prototype
,所以foo.combineName
可以正常访问combineName
。其完整原型链为:
foo.__proto__ === Foo.prototype
foo.__proto__.__proto__ === Foo.prototype.__proto__ === Object.prototype
foo.__proto__.__proto__.__proto__ === Foo.prototype.__proto__.__proto__ === Object.prototype.__proto__ === null
接下来看下Foo的原型链:
直接通过Foo.combineName
调用时,JavaScript
会从Foo.__proto__
找起,而Foo.__proto__
指向Function.prototype
,所以根本无法找到挂载在Foo.prototype
上的combineName
方法。
其完整原型链为:
Foo.__proto__ = Function.prototype;
Foo.__proto__.__proto__ = Function.prototype.__proto__;
Foo.__proto__.__proto__.__proto__ = Function.prototype.__proto__.__proto__ = Object.prototype.__proto__ = null;
接下来做一下变形:
function Foo(firstName, lastName){
this.firstName = firstName;
this.lastName = lastName;
}
Foo.__proto__.combineName = function() {
console.log('combine name');
}
Foo.combineName(); // combine name
Funciton.combineName(); // combine name
var foo = new Foo('Sanfeng', 'Zhang');
foo.combineName(); // foo.combineName is not a function
这次是在Foo.__proto__
上注册的combineName
,所以实例对象foo无法访问到,但是Function Foo
可以访问到,另外我们看到因为Foo.__proto__
指向Function.prototype
,所以可以直接通过Function.combineName
访问。
2 原型继承
理解清楚了__proto__
与prototype
的联系和区别后,我们来看下如何利用两者实现原型继承。首先来看一个例子:
function Student(props) {
this.name = props.name || 'unamed';
}
Student.prototype.hello = function () {
console.log('Hello ' + this.name);
}
var xiaoming = new Student({name: 'xiaoming'}); // Hello xiaoming
这个很好理解:
xiaoming -> Student.prototype -> Object.prototype -> null
接下来,我们来创建一个PrimaryStudent
:
function PrimaryStudent(props) {
Student.call(this, props);
this.grade = props.grade || 1;
}
其中Student.call(this, props);
仅仅执行Student方法,不创建对象,参考1.3节中的[[Call]]
。
此时的原型链为:
new PrimaryStudent() -> PrimaryStudent.prototype -> Object.prototype -> null
可以看到,目前PrimaryStudent
和Student
并没有任何关联,仅仅是借助Student.call(this, props);
声明了name
属性。
要想继承Student
必须要实现如下的原型链:
new PrimaryStudent() -> PrimaryStudent.prototype -> Student.prototype -> Object.prototype -> null
当然可以直接进行如下赋值:
PrimaryStudent.prototype = Student.prototype
但这样其实没有任何意义,如此一来,所以在PrimaryStudent
上挂载的方法都是直接挂载到Student
的原型上了,PrimaryStudent
就显得可有可无了。
那如何才能将方法挂载到PrimaryStudent
而不是Student
上呢?其实很简单,在PrimaryStudent
和Student
之间插入一个新的对象作为两者之间的桥梁:
function F() {}
F.prototype = Student.prototype;
PrimaryStudent.prototype = new F();
PrimaryStudent.prototype.constructor = PrimaryStudent;
// 此时就相当于在new F()对象上添加方法
PrimaryStudent.prototype.getGrade = function() {
}
如此一来就实现了PrimaryStudent与Student的继承:
new PrimaryStudent() -> new PrimaryStudent().__proto__ -> PrimaryStudent.prototype -> new F() -> new F().__proto__ -> F.prototype -> Student.prototype -> Object.prototype -> null
3 关键字new
实际开发中,我们总是通过一个new
来创建对象。那么为什么new
可以创建一个我们需要的对象?其与普通的函数执行有什么不同呢?
来看下下面这段代码:
function fun() {
console.log('fun');
}
fun();
var f = new fun();
其对应的输出都是一样的:
fun
fun
但实际上,两者有着本质的区别,前者是普通的函数执行,也即在当前活跃对象执行环境内直接执行函数fun。
但new fun()
的实质却是创建了一个fun
对象,其含义等同于下文代码:
function new(constructor) {
var obj = {}
Object.setPrototypeOf(obj, constructor.prototype);
return constructor.apply(obj, [...arguments].slice(1)) || obj
}
可以看到,当我们执行new fun()
时,实际执行了如下操作:
- 创建了一个新的对象。
- 新对象的原型继承自构造函数的原型。
- 以新对象的 this 执行构造函数。
- 返回新的对象。如果构造函数返回了一个对象,那么这个对象会取代整个 new 出来的结果
从中也可以看到,其实new关键字也利用了原型继承来实现对象创建。