玩转JS 基础——原型与原型链

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简介: 在 Brendan Eich 设计 JavaScript时,借鉴了 Self和 Smalltalk这两门基于原型的语言。

原型与原型链介绍

在 Brendan Eich 设计 JavaScript 时,借鉴了 Self 和 Smalltalk 这两门基于原型的语言。

之所以选择基于原型的对象系统,是因为 Brendan Eich 一开始就没有打算在 JavaScript 中加入类的概念,因为 JavaScript 的设计初衷就是为非专业的开发人员(例如网页设计者)提供一个方便的工具。由于大部分网页设计者都没有任何的编程背景,所以在设计 JavaScript 时也是尽可能使其简单、易学。

这因为如此,JavaScript 中的原型以及原型链成为了这门语言最大的一个特点,在面试的时候,面试官也经常会围绕原型和原型链展开提问。

JavaScript 是一门基于原型的语言,对象的产生是通过原型对象而来的

ES5 中提供了 Object.create 方法,可以用来克隆对象。

示例如下:

const person = {
    arms: 2,
    legs: 2,
    walk() {
        console.log('walking');
    }
}
const zhangsan = Object.create(person);
console.log(zhangsan.arms); // 2
console.log(zhangsan.legs); // 2
zhangsan.walk(); // walking
console.log(zhangsan.__proto__ === person); // true

在上面的示例中,我们通过 Object.create 方法来对 person 对象进行克隆,克隆出来了一个名为 zhangsan 的对象,所以 person 对象就是 zhangsan 这个对象的原型对象。

person 对象上面的属性和方法,zhangsan 这个对象上面都有。

通过 proto 属性,我们可以访问到一个对象的原型对象。

从上面的代码可以看出,当我们打印zhangsan.__proto__ === person,返回的是 true ,因为对于 zhangsan 这个对象而言,它的原型对象就是 person 这个对象。

我们在使用 Object.create 方法来克隆对象的时候,还可以传入第 2 个参数,第 2 个参数是一个 JSON 对象,该对象可以书写新对象的新属性以及属性特性

通过这种方式,基于对象创建的新对象,可以继承祖辈对象的属性和方法,这其实就是一个继承的关系,来看一个示例:

const person = {
    arms: 2,
    legs: 2,
    walk() {
        console.log('walking');
    }
}
const zhangsan = Object.create(person, {
    name: {
        value: "zhangsan",
    },
    age: {
        value: 18,
    },
    born: {
        value: "chengdu"
    }
});
const zhangxiaosan = Object.create(zhangsan, {
    name: {
        value: "zhangxiaosan"
    },
    age: {
        value: 1
    }
})
console.log(zhangxiaosan.name); // zhangxiaosan
console.log(zhangxiaosan.age); // 1
console.log(zhangxiaosan.born); // chengdu
console.log(zhangxiaosan.arms); // 2
console.log(zhangxiaosan.legs); // 2
zhangxiaosan.walk(); // walking
console.log(zhangsan.isPrototypeOf(zhangxiaosan)); // true
console.log(person.isPrototypeOf(zhangxiaosan)); // true

该例中,zhangsan 这个对象是从 person 这个对象克隆而来的,而 zhangxiaosan 这个对象又是从 zhangsan 这个对象克隆而来,以此形成了一条原型链。无论是 person 对象,还是 zhangsan 对象上面的属性和方法,zhangxiaosan 这个对象都能继承到。

来看下面的图:

image-20210810130602385

这就是 JavaScript 中最原始的创建对象的方式,一个对象是通过克隆另外一个对象所得到的。就像克隆羊多莉一样,通过克隆可以创造一个一模一样的对象,被克隆的对象是新对象的原型对象。

image-20210810131613519

但是,随着 JavaScript 语言的发展,这样创建对象的方式还是太过于麻烦了。开发者还是期望 JavaScript 能够像 Java、C#  等标准面向对象语言一样,通过类来批量的生成对象。于是出现了通过构造函数来模拟类的形式。

来看下面的例子:

function Computer(name, price) {
    // 属性写在类里面 
    this.name = name;
    this.price = price;
}
// 方法挂在原型对象上面
Computer.prototype.showSth = function () {
    console.log(`这是一台${this.name}电脑`);
}

const apple = new Computer("苹果", 12000);
console.log(apple.name); // 苹果
console.log(apple.price); // 12000
apple.showSth(); // 这是一台苹果电脑

const huawei = new Computer("华为", 7000);
console.log(huawei.name); // 华为
console.log(huawei.price); // 7000
huawei.showSth(); // 这是一台华为电脑

在上面的例子中,我们书写了一个 Computer 的函数,我们称之为构造函数,为了区分普通函数和构造函数,一般构造函数的函数名首字母会大写

区别于普通函数的直接调用,构造函数一般通过配合 new 关键字一起使用,每当我们 new 一次,就会生成一个新的对象,而在构造函数中的 this 就指向这个新生成的对象。

在上面的例子中,我们 new 了两次,所以生成了两个对象,我们把这两个对象分别存储到 apple 和 huawei 这两个变量里面。

有一个非常有意思的现象,就是我们在书写 Computer 构造函数的实例方法的时候,并没有将这个方法书写在构造函数里面,而是写在了 Computer.prototype 上面,那么这个 Computer.prototype 是啥呢?

这个 Computer.prototype 实际上就是 Computer 实例对象的原型对象。要搞清楚这个,看下面的图:

image-20211027143330933

这是最重要的一个三角关系,也是我往往要求学生记下来的三角关系。

通过上图,我们可以得出以下的结论:

  • JavaScript 中每个对象都有一个原型对象。可以通过 proto 属性来访问到对象的原型对象。
  • 构造函数的 prototype 属性指向一个对象,这个对象是该构造函数实例化出来的对象的原型对象。
  • 原型对象的 constructor 属性也指向其构造函数。
  • 实例对象的 constructor 属性是从它的原型对象上面访问到。

实践才是检验真理的唯一标准。接下来我们在代码中来验证一下:

function Computer(name, price) {
    // 属性写在类里面 
    this.name = name;
    this.price = price;
}
// 方法挂在原型对象上面
Computer.prototype.showSth = function () {
    console.log(`这是一台${this.name}电脑`);
}

const apple = new Computer("苹果", 12000);

console.log(apple.__proto__ === Computer.prototype); // true
console.log(apple.__proto__.constructor === Computer); // true

在上面的代码中,apple 是从 Computer 这个构造函数中实例化出来的对象,我们通过 proto 来访问到 apple 的原型对象,而这个原型对象和 Computer.prototype 是等价的。另外, 我们也发现 apple 和它原型对象的 constructor 属性都指向 Computer 这个构造函数。

接下来我们还可以来验证内置的构造函数是不是也是这样的关系,如下:

function Computer(name, price) {
    // 属性写在类里面 
    this.name = name;
    this.price = price;
}
// 方法挂在原型对象上面
Computer.prototype.showSth = function () {
    console.log(`这是一台${this.name}电脑`);
}

const apple = new Computer("苹果", 12000);

console.log(apple.__proto__ === Computer.prototype); // true
console.log(apple.__proto__.constructor === Computer); // true

// 数组的三角关系
var arr = [];
console.log(arr.__proto__ === Array.prototype); // true

// 其实所有的构造函数的原型对象都相同
console.log(Computer.__proto__ === Array.__proto__); // true
console.log(Computer.__proto__ === Date.__proto__); // true
console.log(Computer.__proto__ === Number.__proto__);  // true
console.log(Computer.__proto__ === Function.__proto__);  // true
console.log(Computer.__proto__ === Object.__proto__);  // true
console.log(Computer.__proto__); // {}

通过上面的代码,我们发现所有的构造函数,无论是自定义的还是内置的,它们的原型对象都是同一个对象。

如果你能够把上面的三角关系理清楚,恭喜你,你已经把整个原型和原型链的知识掌握一大部分。

如果你还想继续往下深究,那么上面的图可以扩展成这样:

image-20211027144428458

在 JavaScript 中,每一个对象,都有一个原型对象。而原型对象上面也有一个自己的原型对象,一层一层向上找,最终会到达 null

我们可以在上面代码的基础上,继续进行验证,如下:

function Computer(name, price) {
    // 属性写在类里面 
    this.name = name;
    this.price = price;
}
// 方法挂在原型对象上面
Computer.prototype.showSth = function () {
    console.log(`这是一台${this.name}电脑`);
}

var apple = new Computer("苹果", 12000);

console.log(apple.__proto__.__proto__); // [Object: null prototype] {}
console.log(apple.__proto__.__proto__.__proto__); // null
console.log(apple.__proto__.__proto__ === Object.prototype); // true

可以看到,在上面的代码中,我们顺着原型链一层一层往上找,最终到达了 null

但是目前来看我们这个图还是不完整,既然构造函数的原型对象也是对象,那么必然该对象也有自己的原型,所以完整的图其实如下:

image-20211027152845110

下面可以简单验证一下,如下:

// 自定义构造函数函数
function Computer() {}

console.log(Computer.__proto__.__proto__.__proto__); // null
console.log(Computer.__proto__.constructor.__proto__ === Computer.__proto__); // true
console.log(Computer.__proto__.__proto__.constructor.__proto__ === Computer.__proto__); // true

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