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JavaScript 原型概念深入理解

简介:
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原型是JavaScript中一个比较难理解的概念,原型相关的属性也比较多,对象有”[[prototype]]”属性,函数对象有”prototype”属性,原型对象有”constructor”属性。

为了弄清原型,以及原型相关的这些属性关系,就有了这篇文章。

相信通过这篇文章一定能够清楚的认识到原型,现在就开始原型之旅吧。

认识原型

开始原型的介绍之前,首先来认识一下什么是原型?

在JavaScript中,原型也是一个对象,通过原型可以实现对象的属性继承,JavaScript的对象中都包含了一个” [[Prototype]]”内部属性,这个属性所对应的就是该对象的原型。

“[[Prototype]]”作为对象的内部属性,是不能被直接访问的。所以为了方便查看一个对象的原型,Firefox和Chrome中提供了”__proto__”这个非标准(不是所有浏览器都支持)的访问器(ECMA引入了标准对象原型访问器”Object.getPrototype(object)”)。

实例分析

下面通过一个例子来看看原型相关概念:


  1. function Person(name, age){ 
  2.     this.name = name; 
  3.     this.age = age; 
  4.  
  5.     this.getInfo = function(){ 
  6.         console.log(this.name + " is " + this.age + " years old"); 
  7.     }; 
  8.  
  9. var will = new Person("Will"28); 

在上面的代码中,通过了Person这个构造函数创建了一个will对象。下面就通过will这个对象一步步展开了解原型。

Step 1: 查看对象will的原型

通过下面代码,可以查看对象will的原型:


  1. console.log(will.__proto__); 
  2. console.log(will.constructor); 

结果分析:

  • “Person {}”对象就是对象will的原型,通过Chrome展开可以看到,”Person {}”作为一个原型对象,也有”__proto__”属性(对应原型的原型)。

  • 在这段代码中,还用到了”constructor”属性。在JavaScript的原型对象中,还包含一个”constructor”属性,这个属性对应创建所有指向该原型的实例的构造函数

    • 通过”constructor”这个属性,我们可以来判断一个对象是不是数组类型

      function isArray(myArray) {
          return myArray.constructor.toString().indexOf("Array") > -1;
      }

    • 在这里,will对象本身并没有”constructor”这个属性,但是通过原型链查找,找到了will原型(will.__proto__)的”constructor”属性,并得到了Person函数。

Step 2: 查看对象will的原型(will.__proto__)的原型

既然will的原型”Person {}”也是一个对象,那么我们就同样可以来查看”will的原型(will.__proto__)的原型”。

运行下面的代码:


  1. console.log(will.__proto__ === Person.prototype); 
  2. console.log(Person.prototype.__proto__); 
  3. console.log(Person.prototype.constructor); 
  4. console.log(Person.prototype.constructor === Person); 

结果分析:

  • 首先看 “will.__proto__ === Person.prototype”,在JavaScript中,每个函数 都有一个prototype属性,当一个函数被用作构造函数来创建实例时,该函数的prototype属性值将被作为原型赋值给所有对象实例(也就是设置 实例的__proto__属性),也就是说,所有实例的原型引用的是函数的prototype属性。了解了构造函数的prototype属性之后,一定就明白为什么第一句结果为true了。

    • prototype属性是函数对象特有的,如果不是函数对象,将不会有这样一个属性。

  • 当通过”Person.prototype.__proto__”语句获取will对象原型的原型时候,将得到”Object {}”对象,后面将会看到所有对象的原型都将追溯到”Object {}”对象。

  • 对于原型对象”Person.prototype”的”constructor”,根据前面的介绍,将对应Person函数本身。

通过上面可以看到,“Person.prototype”对象和Person函数对象通过”constructor”和”prototype”属性实现了相互引用(后面会有图展示这个相互引用的关系)

Step 3: 查看对象Object的原型

通过前一部分可以看到,will的原型的原型是”Object {}”对象。实际上在JavaScript中,所有对象的原型都将追溯到”Object {}”对象。

下面通过一段代码看看”Object {}”对象:


  1. console.log(Person.prototype.__proto__ === Object.prototype); 
  2. console.log(typeof Object); 
  3. console.log(Object); 
  4. console.log(Object.prototype); 
  5. console.log(Object.prototype.__proto__); 
  6. console.log(Object.prototype.constructor); 

通过下面的代码可以看到:

  • Object对象本身是一个函数对象。

  • 既然是Object函数,就肯定会有prototype属性,所以可以看到”Object.prototype”的值就是”Object {}”这个原型对象。

  • 反过来,当访问”Object.prototype”对象的”constructor”这个属性的时候,就得到了Obejct函数。

  • 另外,当通过”Object.prototype.__proto__”获取Object原型的原型的时候,将会得到”null”,也就是说”Object {}”原型对象就是原型链的终点了。

Step 4: 查看对象Function的原型

在上面的例子中,Person是一个构造函数,在JavaScript中函数也是对象,所以,我们也可以通过”__proto__”属性来查找Person函数对象的原型。


  1. console.log(Person.__proto__ === Function.prototype); 
  2. console.log(Person.constructor === Function) 
  3. console.log(typeof Function); 
  4. console.log(Function); 
  5. console.log(Function.prototype); 
  6. console.log(Function.prototype.__proto__); 
  7. console.log(Function.prototype.constructor); 

结果分析 :

  • 在JavaScript中有个Function对象(类似Object),这个对象本身是个函数;所有的函数(包括Function,Object)的原型(__proto__)都是”Function.prototype”。

  • Function对象作为一个函数,就会有prototype属性,该属性将对应”function () {}”对象。

  • Function对象作为一个对象,就有”__proto__”属性,该属性对应”Function.prototype”,也就是说,”Function.__proto__ === Function.prototype”

  • 对于Function的原型对象”Function.prototype”,该原型对象的”__proto__”属性将对应”Object {}”

对比prototype和__proto__

对于”prototype”和”__proto__”这两个属性有的时候可能会弄混,”Person.prototype”和”Person.__proto__”是完全不同的。

在这里对”prototype”和”__proto__”进行简单的介绍:

  • 对于所有的对象,都有__proto__属性,这个属性对应该对象的原型

  • 对于函数对象,除了__proto__属性之外,还有prototype属性,当一个函数被用作构造函数来创建实例时,该函数的prototype属性值将被作为原型赋值给所有对象实例(也就是设置实例的__proto__属性)

图解实例

通过上面结合实例的分析,相信你一定了解了原型中的很多内容。

但是现在肯定对上面例子中的关系感觉很凌乱,一会儿原型,一会儿原型的原型,还有Function,Object,constructor,prototype等等关系。

现在就对上面的例子中分析得到的结果/关系进行图解,相信这张图可以让你豁然开朗。

对于上图的总结如下:

  • 所有的对象都有”__proto__”属性,该属性对应该对象的原型

  • 所有的函数对象都有”prototype”属性,该属性的值会被赋值给该函数创建的对象的”__proto__”属性

  • 所有的原型对象都有”constructor”属性,该属性对应创建所有指向该原型的实例的构造函数

  • 函数对象和原型对象通过”prototype”和”constructor”属性进行相互关联

通过原型改进例子

在上面例子中,”getInfo”方法是构造函数Person的一个成员,当通过Person构造两个实例的时候,每个实例都会包含一个”getInfo”方法。

var will = new Person("Will", 28);
var wilber = new Person("Wilber", 27);

前面了解到,原型就是为了方便实现属性的继承,所以可以将”getInfo”方法当作Person原型(Person.__proto__)的一个属性,这样所有的实例都可以通过原型继承的方式来使用”getInfo”这个方法了。

所以对例子进行如下修改:


  1. function Person(name, age){ 
  2.     this.name = name; 
  3.     this.age = age; 
  4.  
  5. Person.prototype.getInfo = function(){ 
  6.     console.log(this.name + " is " + this.age + " years old"); 
  7. }; 

修改后的结果为:

原型链

因为每个对象和原型都有原型,对象的原型指向对象的父,而父的原型又指向父的父,这种原型层层连接起来的就构成了原型链。

在”理解JavaScript的作用域链“一文中,已经介绍了标识符和属性通过作用域链和原型链的查找。

这里就继续看一下基于原型链的属性查找。

属性查找

当查找一个对象的属性时,JavaScript 会向上遍历原型链,直到找到给定名称的属性为止,到查找到达原型链的顶部(也就是 “Object.prototype”), 如果仍然没有找到指定的属性,就会返回 undefined。

看一个例子:


  1. function Person(name, age){ 
  2.     this.name = name; 
  3.     this.age = age; 
  4.  
  5. Person.prototype.MaxNumber = 9999
  6. Person.__proto__.MinNumber = -9999
  7.  
  8. var will = new Person("Will"28); 
  9.  
  10. console.log(will.MaxNumber); 
  11. // 9999 
  12. console.log(will.MinNumber); 
  13. // undefined 

在这个例子中分别给”Person.prototype “和” Person.__proto__”这两个原型对象添加了”MaxNumber “和”MinNumber”属性,这里就需要弄清”prototype”和”__proto__”的区别了。

“Person.prototype “对应的就是Person构造出来所有实例的原型,也就是说”Person.prototype “属于这些实例原型链的一部分,所以当这些实例进行属性查找时候,就会引用到”Person.prototype “中的属性。

属性隐藏

当通过原型链查找一个属性的时候,首先查找的是对象本身的属性,如果找不到才会继续按照原型链进行查找。

这样一来,如果想要覆盖原型链上的一些属性,我们就可以直接在对象中引入这些属性,达到属性隐藏的效果。

看一个简单的例子:


  1. function Person(name, age){ 
  2.     this.name = name; 
  3.     this.age = age; 
  4.  
  5. Person.prototype.getInfo = function(){ 
  6.     console.log(this.name + " is " + this.age + " years old"); 
  7. }; 
  8.  
  9. var will = new Person("Will"28); 
  10. will.getInfo = function(){ 
  11.     console.log("getInfo method from will instead of prototype"); 
  12. }; 
  13.  
  14. will.getInfo(); 
  15. // getInfo method from will instead of prototype 

对象创建方式影响原型链

会到本文开始的例子,will对象通过Person构造函数创建,所以will的原型(will.__proto__)就是”Person.prototype”。

同样,我们可以通过下面的方式创建一个对象:


  1. var July = { 
  2.     name: "July"
  3.     age: 28
  4.     getInfo: function(){ 
  5.         console.log(this.name + " is " + this.age + " years old"); 
  6.     }, 
  7.  
  8. console.log(July.getInfo()); 

当使用这种方式创建一个对象的时候,原型链就变成下图了,July对象的原型是”Object.prototype”也就是说对象的构建方式会影响原型链的形式。

hasOwnProperty

“hasOwnProperty”是”Object.prototype”的一个方法,该方法能判断一个对象是否包含自定义属性而不是原型链上的属性,因为”hasOwnProperty” 是 JavaScript 中唯一一个处理属性但是不查找原型链的函数。

相信你还记得文章最开始的例子中,通过will我们可以访问”constructor”这个属性,并得到will的构造函数Person。这里结合”hasOwnProperty”这个函数就可以看到,will对象并没有”constructor”这个属性。

从下面的输出可以看到,”constructor”是will的原型(will.__proto__)的属性,但是通过原型链的查找,will对象可以发现并使用”constructor”属性。

“hasOwnProperty”还有一个重要的使用场景,就是用来遍历对象的属性。


  1. function Person(name, age){ 
  2.     this.name = name; 
  3.     this.age = age; 
  4.  
  5. Person.prototype.getInfo = function(){ 
  6.     console.log(this.name + " is " + this.age + " years old"); 
  7. }; 
  8.  
  9. var will = new Person("Will"28); 
  10.  
  11. for(var attr in will){ 
  12.     console.log(attr); 
  13. // name 
  14. // age 
  15. // getInfo 
  16.  
  17. for(var attr in will){ 
  18.     if(will.hasOwnProperty(attr)){ 
  19.         console.log(attr); 
  20.     } 
  21. // name 
  22. // age 

总结

本文介绍了JavaScript中原型相关的概念,对于原型可以归纳出下面一些点:

  • 所有的对象都有”[[prototype]]”属性(通过__proto__访问),该属性对应对象的原型

  • 所有的函数对象都有”prototype”属性,该属性的值会被赋值给该函数创建的对象的”__proto__”属性

  • 所有的原型对象都有”constructor”属性,该属性对应创建所有指向该原型的实例的构造函数

  • 函数对象和原型对象通过”prototype”和”constructor”属性进行相互关联

还有要强调的是文章开始的例子,以及通过例子得到的一张”普通对象”,”函数对象”和”原型对象”之间的关系图,当你对原型的关系迷惑的时候,就想想这张图(或者重画一张当前对象的关系图),就可以理清这里面的复杂关系了。

通过这些介绍,相信一定可以对原型有个清晰的认识。


来源:51CTO

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