关于javascript:译继承与原型链Inheritance-and-the-prototype-chain

前言

原文来自 MDN JavaScript 主题的高阶教程局部，一共 5 篇。别离波及继承与原型、严格模式、类型数组、内存治理、并发模型和事件循环。本篇是第一局部，对于继承和原型。

原文链接请点我

上面是注释局部：

对于相熟基于类的编程语言（例如 Java 和 C++）的开发者来说，JavaScript 会让他们感到困惑，因为 JS 的动态性以及其自身并不提供 class 的实现（ES2015 中提出的 class 关键字仅仅是语法糖，JS 依然是基于原型的）

提到继承，JavaScript 只有一个构造：对象（objects）。每个对象都有一个公有属性，该属性链接到另一个对象（称为该对象的原型（prototype））。这个原型对象本身也有一个原型，直到一个对象的原型为 null。依据定义，null 不存在原型，它代表这条原型链的起点。

在 JavaScript 中，简直所有对象都是 Object 的实例，Object在原型链顶端。

只管这种困惑常常被认为是 JavaScript 的毛病，然而这种原型式的继承模型实际上比一些经典的模型更为弱小。例如，在一个原型式模型的根底上再结构一个经典模型是非常简单的。

通过原型链继承

继承属性

JavaScript 对象就像一堆属性的动静“包裹”（这堆属性称为对象本身属性）（译者注：原文为 JavaScript objects are dynamic “bags” of properties (referred to as own properties).）。
JavaScript 对象有一个指向原型对象的链接。当拜访一个对象的属性时，不仅会在该对象上查找，还会在该对象的原型，以及这个原型的原型上查找，直到匹配上这个属性名或者遍历完该原型链。

依据 ECMAScript 规范，someObject.[[Prototype]]用于指定 someObject 的原型。从 ECMAScript 2015 开始，[[Prototype]]能够通过 Object.getPrototypeOf() 和Object.setPrototypeOf()拜访。这和通过 JavaScript 中的 __proto__ 拜访是一样的，只管这不规范，然而曾经被很多浏览器所实现。
最好不要和函数的 _func_.prototype 属性混同。当一个函数被当做结构器（constructor）调用时，会生成一个对象，而函数上的 _func_.prototype 属性援用的对象会作为生成对象的 [[Prototype]] 存在。Object.prototype就示意了 Object 这一函数的 prototype。

上面例子展现了拜访对象属性的过程：

// 让咱们应用构造函数 f 创立一个对象 o，o 下面有属性 a 和 b:
let f = function () {
  this.a = 1;
  this.b = 2;
};
let o = new f(); // {a: 1, b: 2}

// 在 f 的 prototype 对象上增加一些属性
f.prototype.b = 3;
f.prototype.c = 4;

// 不要对 prototype 从新赋值比方：f.prototype = {b:3,c:4}; 这会打断原型链
// o.[[Prototype]] 上有属性 b 和 c
// o.[[Prototype]].[[Prototype]] 就是 Object.prototype
// 最终, o.[[Prototype]].[[Prototype]].[[Prototype]] 为 null
// 这就是原型链的终端, 等于 null,
// 依据定义, null 不再有 [[Prototype]]
// 因而, 整条原型链看起来相似:
// {a: 1, b: 2} ---> {b: 3, c: 4} ---> Object.prototype ---> null

console.log(o.a); // 1
// o 上存在本身属性 'a' 吗？当然，该属性值为 1

console.log(o.b); // 2
// o 上存在本身属性 'b' 吗？当然，该属性值为 2
// prototype 上也有属性 'b', 然而并不会被拜访到
// 这叫做“属性笼罩”console.log(o.c); // 4
// o 上存在本身属性 'c' 吗？不存在, 持续查找它的原型
// o.[[Prototype]]上存在本身属性 'c' 吗？当然，该属性值为 4

console.log(o.d); // undefined
// o 上存在本身属性 'd' 吗？不存在, 持续查找它的原型
// o.[[Prototype]]上存在本身属性 'd' 吗？不存在, 持续查找 o.[[Prototype]]的原型
// o.[[Prototype]].[[Prototype]] 为 Object.prototype, 下面不存在属性 'd', 持续查找 o.[[Prototype]].[[Prototype]]的原型
// o.[[Prototype]].[[Prototype]].[[Prototype]] 为 null, 进行查找
// 没找到属性 'd'，返回 undefined

在线代码链接

在一个对象上设置属性称为创立了一个”本身属性“（译者注：原文为Setting a property to an object creates an own property.）。惟一会影响属性 set 和 get 行为的是当该属性应用 getter 或者 setter 定义。

继承“办法”

JavaScript 中并没有像在基于类语言中定义的”办法“。在 JavaScript 中，任何函数也是以属性的模式被增加到对象中，继承的函数和其余继承的属性一样，也存在下面提到的”属性笼罩”（这里叫做 办法笼罩（_method overriding_））。

当一个继承的函数被执行时，函数内的 this 指向以后继承的对象，而不肯定是将该函数作为“本身属性“的对象自身。

var o = {
  a: 2,
  m: function () {return this.a + 1;},
};

console.log(o.m()); // 3
// 当调用 o.m 时, 'this' 指向 o

var p = Object.create(o);
// p 是一个继承 o 的对象

p.a = 4; // 在 p 上创立一个 'a' 属性
console.log(p.m()); // 5
// 当调用 p.m 时, 'this' 指向 p.
// 所以当 p 从 o 上继承了办法 m 时,
// 'this.a' 等于 p.a

在 JavaScript 中应用原型

让咱们更具体地来看看背地的原理。

在 JavaScript 中，正如下面提到，函数也能够领有属性。所有函数都有一个非凡的属性prototype。请留神上面的代码是独立的（能够平安地假如网页中除了上面的代码就没有其余代码了）。为了更好的学习体验，十分举荐你关上浏览器的控制台，点击 ’console’ 标签，复制粘贴以下代码，点击 Enter/Return 键来执行它。（大多数浏览器的开发者工具（Developer Tools）中都蕴含控制台。详情请查看 Firefox 开发者工具、Chrome 开发者工具，以及 Edge 开发者工具）

function doSomething() {}
console.log(doSomething.prototype);
//  不论你如何申明函数,
//  JavaScript 中的函数都有一个默认的
//  prototype 属性
//  (Ps: 这里有一个意外，箭头函数上没有默认的 prototype 属性)
var doSomething = function () {};
console.log(doSomething.prototype);

能够在 console 中看到，doSomething()有一个默认的 prototype 属性，打印的内容和上面相似：

{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()}
}

如果咱们在 doSomething() 的prototype上增加属性，如下：

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

后果为：

{
    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()}
}

当初咱们能够通过 new 操作符来基于这个 prototype 对象创立 doSomething() 的实例。应用 new 操作符调用函数只须要在调用前加上 new 前缀。这样该函数会返回其本身的一个实例对象。接着咱们便能够往该实例对象上增加属性：

function doSomething() {}
doSomething.prototype.foo = "bar"; // 往 prototype 上增加属性 'foo'
var doSomeInstancing = new doSomething();
doSomeInstancing.prop = "some value"; // 往实例对象上增加属性 'prop'
console.log(doSomeInstancing);

打印后果和如下相似：

{
    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()}
    }
}

能够得悉，doSomeInstancing的 __proto__ 就是 doSomething.prototype。然而，这代表什么呢？放你拜访doSomeInstancing 的一个属性时，浏览器会首先查看 doSomeInstancing 本身是否存在该属性。

如果不存在，浏览器会持续查找 doSomeInstancing 的__proto__（或者说是 doSomething.prototype）。如果存在，则 doSomeInstancing 的__proto__的这个属性会被应用。

否则，会持续查找 doSomeInstancing 的__proto__的 __proto__。默认状况下，任何函数 prototype 属性的__proto__ 属性就是 window.Object.prototype。因而，会在doSomeInstancing 的__proto__的__proto__（或者说是doSomething.prototype.__proto__，或者说是Object.prototype）持续查找对应属性。

最终，直到所有的 __proto__ 被查找结束，浏览器会断言该属性不存在，因而得出结论：该属性的值为 undefined。

然咱们在 console 上再增加一些代码：

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);

后果如下：

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

应用不同的办法创建对象和原型链

应用语法结构（字面量）创建对象

var o = {a: 1};

// 新创建的对象以 Object.prototype 作为它的 [[Prototype]]
// o 没有叫做 'hasOwnProperty' 的本身属性
// hasOwnProperty 是 Object.prototype 的本身属性
// 也就是说 o 从 Object.prototype 上继承了 hasOwnProperty
// Object.prototype 的原型为 null
// o ---> Object.prototype ---> null

var b = ["yo", "whadup", "?"];

// 数组继承自 Array.prototype
// (Array.prototype 上领有办法例如 indexOf, forEach 等等)
// 原型链如下:
// b ---> Array.prototype ---> Object.prototype ---> null

function f() {return 2;}

// 函数继承自 Function.prototype
// (Function.prototype 上领有办法例如 call, bind, 等等)
// f ---> Function.prototype ---> Object.prototype ---> null

应用结构器函数

结构器函数和一般函数的差异就在于其恰好应用 new 操作符调用

function Graph() {this.vertices = [];
  this.edges = [];}

Graph.prototype = {addVertex: function (v) {this.vertices.push(v);
  },
};

var g = new Graph();
// g 是一个有 'vertices' 和 'edges' 作为属性的对象
// 当执行 new Graph() 时，g.[[Prototype]] 的值就是 Graph.prototype

应用 Object.create

ECMAScript 提出了一个新办法：Object.create()。调用该办法时会创立一个新对象。这个对象的原型为传入该函数的第一个参数：

var a = {a: 1};
// a ---> Object.prototype ---> null

var b = Object.create(a);
// b ---> a ---> Object.prototype ---> null
console.log(b.a); // 1 (继承自 a)

var c = Object.create(b);
// c ---> b ---> a ---> Object.prototype ---> null

var d = Object.create(null);
// d ---> null
console.log(d.hasOwnProperty);
// undefined, 因为 d 并没有继承自 Object.prototype

与 Object.create 和new操作符一起，应用 delete 操作符

上面的示例应用 Object.create 创立一个对象，并应用 delete 操作符来展现原型链的变动

var a = {a: 1};

var b = Object.create(a);

console.log(a.a); // 1
console.log(b.a); // 1
b.a = 5;
console.log(a.a); // 1
console.log(b.a); // 5
delete b.a;
console.log(a.a); // 1
console.log(b.a); // 1(b.a 的值 5 曾经被删除，因而展现其原型链上的值)
delete a.a; // 也能够应用 'delete b.__proto__.a'
console.log(a.a); // undefined
console.log(b.a); // undefined

如果换成 new 操作符创建对象，原型链更短：

function Graph() {this.vertices = [4, 4];
}

var g = new Graph();
console.log(g.vertices); // print [4,4]
g.vertices = 25;
console.log(g.vertices); // print 25
delete g.vertices;
console.log(g.vertices); // print undefined

应用 class 关键字

ECMAScript 2015 提出了一系列新的关键字用于实现类。包含 class、constructor、static、extends 以及super。

"use strict";

class Polygon {constructor(height, width) {
    this.height = height;
    this.width = width;
  }
}

class Square extends Polygon {constructor(sideLength) {super(sideLength, sideLength);
  }
  get area() {return this.height * this.width;}
  set sideLength(newLength) {
    this.height = newLength;
    this.width = newLength;
  }
}

var square = new Square(2);

对于性能

如果须要查找的对象属性位于原型链的顶端，查找时间会对性能有影响，尤其对于对性能要求很高的利用来说，影响会进一步放大。另外，如果是拜访一个不存在的属性，总是会遍历整条原型链。

此外，当对对象的属性进行迭代查找时，原型链上所有可枚举的属性都会被遍历。为了查看哪些属性是对象的本身属性而不是来自其原型链，很有必要应用继承自 Object.prototype 的hasOwnProperty办法。上面来看一个具体的例子，该例子持续应用上一个图形的例子：

console.log(g.hasOwnProperty("vertices"));
// true

console.log(g.hasOwnProperty("nope"));
// false

console.log(g.hasOwnProperty("addVertex"));
// false

console.log(g.__proto__.hasOwnProperty("addVertex"));
// true

hasOwnProperty是 JavaScript 中查找对象属性时惟一不遍历原型链的办法。

留神：仅仅查看属性是 undefined 并不能代表该属性不存在，兴许是因为它的值恰好被设置为了undefined。

不好的实际：对原生的 prototypes 进行扩大

常常容易犯的一个谬误是扩大 Object.prototype 或者是一些其余内置的 prototype。

这被称为是”猴子补丁“，会突破程序的封装性。只管在一些闻名的框架中也这样做，例如 Prototype.js，然而依然没有理由在内置类型上增加非标准的性能。

扩大内置类型的惟一理由是保障一些晚期 JavaScript 引擎的兼容性，例如 Array.forEach（译者注：Array.forEach 是在 ECMA-262-5 中提出，局部晚期浏览器引擎没有实现该规范，因而须要 polyfill）

继承原型链的办法总结

上面表格展现了四种办法以及它们各自的优缺点。以下例子创立的 inst 对象完全一致（因而控制台打印的后果也一样），除了它们之间有不同的优缺点。

prototype和Object.getPrototypeOf

对于从 Java 和 C++ 过去的开发者来说，JavaScript 会让他们感到有些困惑，因为 JavaScript 是动静类型、代码无需编译能够在 JS Engine 间接运行（译者注：Java 代码须要编译成机器码后在 JVM 执行），同时它还没有类。所有的简直都是实例（objects）。只管模仿了class，但其本质还是函数对象。

你兴许留神到了 function A 上有一个非凡的属性 prototype。这个非凡属性与 JavaScriptnew 操作符一起应用。当应用 new 操作符创立进去一个实例对象，这个非凡属性 prototype 会被复制给该对象的外部 [[Prototype]] 属性。举个例子，当运行 var a1 = new A() 代码时，JavaScript（在内存中创立完新实例对象之后且筹备运行函数 A() 之前，运行函数时函数外部的 this 会指向该对象）会设置：a1.[[Prototype]] = A.prototype。
当你之后拜访创立的对象属性时，JavaScript 首先会查看属性是否存在于对象自身，如果不存在，则持续查找其 [[Prototype]]。这意味着你在prototype 上定义的属性实际上被所有实例对象共享，如果你违心，甚至能够批改prototype，这些改变会同步到所有存在的实例对象中。

如果在下面的例子中，你执行：var a1 = new A(); var a2 = new A();，那么 a1.doSomething 就是 Object.getPrototypeOf(a1).doSomething，这和你定义的A.prototype.doSomething 是同一个对象，所以：Object.getPrototypeOf(a1).doSomething === Object.getPrototypeOf(a2).doSomething === A.prototype.doSomething。

简而言之，prototype是针对类型的，而 Object.getPrototypeOf() 对于实例对象是统一的。（译者注：原文为In short, prototype is for types, while Object.getPrototypeOf() is the same for instances.）。

[[Prototype]]会被递归地查找，例如：a1.doSomething, Object.getPrototypeOf(a1).doSomething, Object.getPrototypeOf(Object.getPrototypeOf(a1)).doSomething等等，直到 Object.getPrototypeOf 返回null。

因而，当你执行：

var o = new Foo();

实际上是执行：

var o = new Object();
o[[Prototype]] = Foo.prototype;
Foo.call(o);

接着如果你拜访：

o.someProp;

JavaScript 会查看是否 o 上存在本身属性 someProp。如果不存在，持续查看Object.getPrototypeOf(o).someProp 是否存在，如果还不存在持续查看Object.getPrototypeOf(Object.getPrototypeOf(o)).someProp，顺次类推。

总结

在编写基于原型的简单代码之前，很有必要先了解原型式的继承模型。同时，请留神代码中原型链的长度，并且在必要时将其合成以防止可能存在的性能问题。此外，应该杜绝在原生的原型对象上进行扩大，除非是为了思考兼容性，例如在老的 JavaScript 引擎上适配新的语言个性。

Tags: Advanced Guide Inheritance JavaScript OOP

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