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本文研究一下 Javascript 的核心基础——原型链和继承。
对于使用过基于类的语言 (如 Java 或 C#) 的人来说,Javascript 的继承有点难以搞懂,因为它本身没有 class
这种东西。(ES6 中引入了 class
关键字,看上去也像传统的 OOP 语言,但是那只是语法糖,底层还是基于原型)。
原型链
MDN 上对于原型链的解释:
当谈到继承时,JavaScript 只有一种结构:对象。每个实例对象(object)都有一个私有属性(称之为
__proto__
)指向它的构造函数的原型对象(prototype
)。该原型对象也有一个自己的原型对象 (__proto__
),层层向上直到一个对象的原型对象为null
。根据定义,null
没有原型,并作为这个 原型链 中的最后一个环节。几乎所有 JavaScript 中的对象都是位于原型链顶端的
Object
的实例。
这段话可能难以理解,我们来举个例子:
const list = []; // 定义数组
list.__proto__ === Array.prototype; // true
list.__proto__.__proto__ === Object.prototype; // true
list.__proto__.__proto__.__proto__===null; // true
// 继承关系为
// list -> Array.prototype -> Object.prototype -> null
结合 MDN 的解释,我们来解释一下上述例子:
list 是 Array
的实例对象,使用了 字面量
的方式创建了 对象实例
。
每个实例对象(object)都有一个私有属性(称之为
__proto__
)指向它的构造函数的原型对象(prototype
)。
// list 的构造函数是 Array,所以 list.__proto__指向构造函数 Array 的原型对象。list.__proto__ === Array.prototype; // true
该原型对象也有一个自己的原型对象(
__proto__
)
// Array.prototype 也是对象,也有自己的原型对象,原型是 Object.prototype
// 下面是数学运算(等量代换)
// list.__proto__ = Array.prototype
// Array.prototype.__proto__ = Object.prototype
list.__proto__.__proto__ === Object.prototype; // true
层层向上直到一个对象的原型对象为
null
。根据定义,null
没有原型,并作为这个 原型链 中的最后一个环节。
// 目前我们来到了 Object.prototype,根据规范,Object.prototype 的原型对象为 null
// list.__proto__ = Array.prototype
// Array.prototype.__proto__ = Object.prototype
// Object.prototype.__proto__ = null;
list.__proto__.__proto__.__proto__ === null; // true
原型链查找
当我们访问对象的属性或者方法时,会先从对象本身开始查找,如果查找不到,则查找对象的
__proto__
,层层向上查找,直到查找到属性,否则抛出错误。
const list = [];
list.toString();
属性查找过程如下:
- 查找 list.toString()方法,没找到
- 继续查找 list.
__proto__
,也就是Array.prototype
,找到了 - 调用
Array.prototype.toString
原型链结论
- 对象实例.
__proto__
= 对象构造函数.prototype
- 几乎所有对象的原型都是
Object.prototype
- null 是对象,但是 null 没有原型
- 属性 / 方法查找采用
优先返回
机制。
函数
经过原型链的简单介绍,相信大家对原型和原型链有了一个比较直观的了解了,现在要说到的是函数。
我们知道,Javascript 中函数也是对象,所以
Function.__proto__
指向Object.prototype
。
上面的结论在 Javascript 中是 有问题
的。我们来聊一聊函数。
先看看简单一点的例子,大家知道,Object
是对象的 构造函数
, 构造函数
也是 函数
,所有的 函数
的原型都是 Function.prototype
,所以Object.__proto__
是等于 Function.prototype
的。
事实证明,也是如此。
那么 Function.__proto__
为什么不等于 Object.prototype
呢?Function
不是对象吗?
Function 确实是对象,同时还是构造函数,可以通过 new Function()来得到函数实例。
上面我们说到所有 函数
的原型是 Function.prototype
,所以Function 这个构造函数
的原型 __proto__
等于Function.prototype
。
基于以上原理,还有以下相等关系:
Object.__proto__ === Function.prototype
Array.__proto__ === Function.prototype
引申的问题
我们知道 Function.__proto__
是指向 Function.prototype
,那个Function.prototype
这个 Function
哪里来的?Function
自己创造自己? 那不是会死循环吗?
这个问题不是纯 JS 层面能解决的,牵涉到底层实现,下面是网络上别人整理的结论,有需要的可以研究一下 V8 的源码,这样可以彻底解决这个问题。
- 用 C /C++ 构造内部数据结构创建一个 OP 即 (Object.prototype) 以及初始化其内部属性但不包括行为。
- 用 C/C++ 构造内部数据结构创建一个 FP 即 (Function.prototype) 以及初始化其内部属性但不包括行为。
- 将 FP 的 [[Prototype]] 指向 OP。
- 用 C/C++ 构造内部数据结构创建各种内置引用类型。
- 将各内置引用类型的 [[Prototype]] 指向 FP。
- 将 Function 的 prototype 指向 FP。
- 将 Object 的 prototype 指向 OP。
- 用 Function 实例化出 OP,FP,以及 Object 的行为并挂载。
- 用 Object 实例化出除 Object 以及 Function 的其他内置引用类型的 prototype 属性对象。
- 用 Function 实例化出除 Object 以及 Function 的其他内置引用类型的 prototype 属性对象的行为并挂载。
- 实例化内置对象 Math 以及 Grobal
- 至此,所有 内置类型构建完成。
函数结论
- 函数的原型都是
Function.protype
, 构造函数也是函数,所以构造函数的原型也是Function.prototype
来自灵魂的拷问 1
下面是一道有点难度的 JS 基础题,可以感受一下:
function A() {}
function B(a) {this.a = a;}
function C(a) {if(a) {this.a = a;}
}
A.prototype.a = 1;
B.prototype.a = 1;
C.prototype.a = 1;
console.log(new A().a);
console.log(new B().a);
console.log(new C().a);
输出是
1
undefined
1
解释
-
为什么输出
1
?因为 new A()这个对象上没有属性 a,所以去查找原型链,查到了 F.prototype.a
-
为什么输出
undefined
?因为 new B 时没有传递 a,所以 a 是 undefined,new B()这个对象是有 a 属性的,只不过值是 undefined, 所以不查原型链
-
为什么输出
1
?因为 new C()未传递 a,所以 a 是 undefined,由于 if(a)的判断,new C()这个对象内部没有 a 属性,所以去查原型链
来自灵魂的拷问 2
function F() {this.a = 1;}
F.prototype.b = 2;
var f = new F();
console.log(f.hasOwnProperty('a'));
console.log(f.hasOwnProperty('b'));
输出是
true
false
解释
- 为什么输出 true`?
输出 true 比较好理解,因为构造函数
F
声明了属性a
,所以F
的实例有a
属性
- 为什么输出
false
?
b 是
f
的原型对象F.prototype
的属性,不是b
自己的,不能拿别人的说成自己的。
结尾
本文研究了原型和原型链之间的关系以及常见对象的原型和原型链,对于特殊对象 Function 也研究了一下,如果能搞懂后面两个问题,那本文对你来说没什么问题了。