JavaScript创建对象（三）——原型模式

2021-08-11 06:04:52

在JavaScript创建对象（二）——构造函数模式中提到，构造函数模式存在相同功能的函数定义多次的问题。本篇文章就来讨论一下该问题的解决方案——原型模式。

首先我们来看下什么是原型。我们在创建一个函数时，这个函数会包含一个属性prototype，这个属性是一个指针，它指向一个对象——该函数的原型对象，这就是原型，它包含了该函数类型的所有实例可共享的属性和方法，见下面示意图：

如图所示，声明了一个函数Person。在JavaScript中，一个函数被声明的同时就具有了一些属性，其中有一个叫做prototype，它指向了该函数的原型对象，即上述示例中的Person Prototype。同时，这个原型对象有一个叫做constructor的属性反过来又指向了该函数对象。

当我们创建一个函数的实例时，例如上面的var personObj = new Person('张三', 12);，这个实例也会有一个属性指向该函数的原型对象，在Chrome的开发工具中显示为__proto__。

上面我们说原型的属性可以被该函数类型的所有实例所共享，那具体是怎么实现呢？看下面的示例：

function Person(){
}

//给原型添加自定义属性和方法
Person.prototype.name = '张三'; 
Person.prototype.sayName = function(){
    console.log(this.name);
}

var p1 = new Person();

//给p1添加age属性
p1.age = 18;
console.log(p1.name);//张三
console.log(p1.age);//18
p1.sayName();//张三

var p2 = new Person();
console.log(p2.name);//张三
console.log(p2.age);//undefined
p2.sayName();//张三

在上面的代码中，我们并没有给实例添加name属性和sayName方法，但是依然可以通过实例调用，貌似实例天生就具有了原型的属性和方法，其实不是的，下面是在Chrome的开发工具中看到的内容：

我们看到，p1是Person类型的，我们给p1设置了age属性，这里也能看到age是18。另外我们看到p1有个__proto__属性，这个就是我们在原型示意图中说的指向原型对象的属性。

代码读取对象实例某个属性的时候会执行一次搜索，首先搜索对象实例，如果搜索到了就返回，如果没有则会继续搜索__proto__指向的原型对象，搜索到了就返回。所以上面例子中p1.age是搜索到了p1的age属性返回了，p1.name是搜索到Person Prototype的name返回了，p2.age在Person Prototype中也没搜到，于是返回了undefined。这就是实例对象共享原型属性的原理。

除了上面的写法，原型还有一种更简单的定义方式，就是用一个包含所有属性和方法的对象字面量来重写整个原型对象，这样避免了每当给原型添加一个属性就要书写一遍Person.prototype的繁琐，同时从视觉上看也更好地封装了原型的功能，如下代码所示：

function Person{
}
Person.prototype = {
    constructor: Person,
    name: '张三',
    age: 18,
    job: 'JavaScript',
    sayName: function(){
        console.log(this.name);
    }
}

现在回到文章一开始提出的相同功能的函数定义多次的问题，因为函数原型的属性和方法可以由所有实例所共享，所以只要在原型中定义一次，所有实例就都可以使用，这样就完美解决了构造函数模式的问题。

总结一下，与构造函数模式相比：

原型模式不必在构造函数中定义属性和方法，而是直接定义在原型中。
这些属性和方法被所有实例共享。

原型模式虽然好用，但也不是没有缺点。首先，它省略了为构造函数传递初始化参数这一环节，结果所有实例在默认情况下都将取得相同的属性值。其次，最大的问题是由原型的共享本性带来的，下面来分析一下原型的共享问题。

通过共享，我们解决了构造函数模式相同功能的函数定义多次的问题，所以共享对于函数是有好处的。对于基本类型的属性，如上面的name、age，因为属性的搜索机制是从实例到原型，所以可以通过给实例添加一个同名的属性，屏蔽掉原型中相应的属性，问题也不大。然而，对于引用类型的数据来说，问题就比较严重了。来看下面的示例：

function Person(){
}
Person.prototype = {
    constructor: Person,
    name: '张三',
    age: 18,
    job: 'JavaScript',
    friends: ['小明', '小刚'],
    sayName: function(){
        console.log(this.name);
    }
}

var p1 = new Person();
var p2 = new Person();
p2.name = '李四';

p1.friends.push('小红');//张三交了个女朋友小红
console.log(p1.friends);//["小明", "小刚", "小红"]
console.log(p2.friends);//["小明", "小刚", "小红"]，我擦，小红怎么也成了李四的女朋友
console.log(p1.friends == p2.friends);//true

如上所示，Person.prototype包含了一个引用类型，数组friends，其中friends只是一个指针，['小明', '小刚']才是真正的对象。通过p1.friends修改了这个数组，因为共享的问题，p2.friends访问的也是同一个数组。假如我们的初衷就是共享一个数组，那么也没问题。但是多数情况下应该是不想共享的场景。比如这里，张三新交了一个女朋友小红，结果小红同时也是李四的女朋友，是张三有这癖好？是小红劈腿？还是人家张三只是单纯地交了个女朋友，被你搞得复杂了？这个说不清，既然说不清，那么程序就有问题。所以很少有人单独使用原型模式，那么这个问题怎么解决呢？办法还是有的，那就是组合使用构造函数模式和原型模式，这个实现也很简单，但为了区分原型模式，后面将会单独列一篇文章。

本文参考《JavaScript高级程序设计（第3版）》，关于原型模式的其他特点读者可以查阅第6.2.3章节，里面有详细的说明。

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