深入理解JS原型链与继承

2021-12-17 14:34:37

深入理解JS原型链与继承

我 觉得阅读精彩的文章是提升自己最快的方法，而且我发现人在不同阶段看待同样的东西都会有不同的收获，有一天你看到一本好书或者好的文章，请记得收藏起来， 隔断时间再去看看，我想应该会有很大的收获。其实今天要讨论的主题，有许多人写过许多精彩的文章，但是今天我还是想把自己的理解的知识记录下来。我在学习 掌握JS原型链和继承的时候，就是看得@阮一峰老师的写的文章，觉得他写的技术类的文章都容易让理解，简明概要，又好理解。他是我学习JS路程里面一个比较佩服的导师，昨天重新看了他写的《Javascript 面向对象编程》第二部分和第三部份，这次的阅读的收获比以往都要多。同时也发现阮老师实现继承的方法还是有些缺陷，希望我修正后的继承能让更多人对JS有更深的理解。接下来我们从最基本的东西讲到最难的，希望能帮助大家更好的理解。

原型写法和用法

  1. function Cat(){
  2. this.Color = "black";
  3. this.eat = function(){
  4. alert("吃老鼠");
  5. };
  6. }
  7. Cat.prototype.A = function(){
  8. alert("Cat A");
  9. };
  10. Cat.prototype.B = function(){
  11. alert("Cat B");
  12. };
  13. var cat1 = new Cat();
  14. cat1.eat(); //吃老鼠
  15. cat1.A(); //Cat A

DEMO

上面这种写法是我们熟知的工厂模式，这种模式我觉得应该算是标准的原型写法。但是一般我不会使用这种写法，我会用直接量来写实现上面的方法，因为使用函数封装方法我个人感觉是很危险的，因为函数写法相当于是一个全局方法，他的执行顺序也是优先级最高的，这种方法不利于在大的项目中管理，所以一般用直接量，直接量最大的好处是只有当代码执行到这段代码后才会开始运行。接下来我们修改下上面的代码：

  1. var Cat = function(){
  2. this.Color = "black";
  3. this.eat = function(){
  4. alert("吃老鼠");
  5. };
  6. }
  7. Cat.prototype.A = function(){
  8. alert("Cat A");
  9. };
  10. Cat.prototype.B = function(){
  11. alert("Cat B");
  12. };
  13. var cat1 = new Cat();
  14. cat1.eat(); //吃老鼠
  15. cat1.A(); //Cat A

DEMO

使用原型扩展提高性能

可能很多人会无法理解为什么我们要通过prototype来输入方法，也听过看过很多人说直接使用函数的效率是最低的，但是不知道原理。其实我们拿上面的案例做个简单的实验你或许就能懂了：

  1. var Cat = function(){
  2. this.Color = "black";
  3. this.Eat = function(){
  4. alert("吃老鼠");
  5. };
  6. }
  7. Cat.prototype.A = function(){
  8. alert("Cat A");
  9. };
  10. Cat.prototype.B =  function(){
  11. alert("Cat B");
  12. }
  13. var cat1 = new Cat();
  14. var cat2 = new Cat();
  15. alert(cat1.Eat == cat2.Eat) // false
  16. alert(cat1.A == cat2.A) // true

DEMO

看到结果是否很震惊，Eat和A方法都是Cat对象里面的，为什么两个实例一对比会产生不同的结果呢？在JS原型链中，通过prototype声明的方法会被存入内存中，不管我们实例化多少次Cat访问通过prototype扩展的A或者B方法，他们都是去读取同一个内存，但是Cat自身的属性和方法却不是这样，而是每次都会跟着实例化，如果该对象被频繁调用，那将会占用大量的内存，这就是为什么我们用prototype来扩展我们对象的属性和方法。

构造函数

上面这两种写法都是标准的原型写法，每个原型都有一个构造函数，每个原型的实例也都有一个构造函数。这个知识点非常的关键，这个构造函数你可以理解为和我们的身份证一样，每个原型构造函数都是唯一的，我们不能随意的去改变他们的身份证。我们来检测下上面的代码的构造函数。

  1. var Cat = function(){
  2. this.Color = "black";
  3. this.Eat = function(){
  4. alert("吃老鼠");
  5. };
  6. }
  7. Cat.prototype.A = function(){
  8. alert("Cat A");
  9. };
  10. Cat.prototype.B = function(){
  11. alert("Cat B");
  12. };
  13. var cat1 = new Cat();
  14. console.log(Cat.prototype.constructor == Cat); //true
  15. console.log(cat1.constructor == Cat); //true
  16. console.log(cat1.constructor == Cat.prototype.constructor); //true

可能看到上面的有些人会说，你不是说每个构造函数都是一个身份证吗？为啥cat1的构造函数和Cat构造函数一样呢，坑爹吧。别急，这就是JS这门有趣的原因之一，cat1我们专业名词称它是Cat的实例，他们的构造函数是共享的。你也可以把cat1理解为Cat的一个复制品，或者说克隆人。我们可以无限复制Cat出来。

  1. var cat1 = new Cat();
  2. cat1.Eat(); //吃老鼠
  3. var cat2 = new Cat();
  4. cat2.Eat(); //吃老鼠

Cat的复制品的构造函数是都指向Cat本身的，记住这点。

原型继承

我觉得要正真理解原型链就需要先理解原型继承的原理，理解了如何继承，基本上你就对原型链掌握很深了。我们来实现一个简单的原型继承，我通过阮老师的文章中写的直接继承prototype来实现继承，修改上面的代码：

  1. var Cat = function(){
  2. this.Color = "black";
  3. this.Eat = function(){
  4. alert("吃老鼠");
  5. };
  6. }
  7. Cat.prototype.A = function(){
  8. alert("Cat A");
  9. };
  10. Cat.prototype.B = function(){
  11. alert("Cat B");
  12. };
  13. var Dog = function(){
  14. this.Weight = "30";
  15. }
  16. Dog.prototype = Cat.prototype;
  17. console.log(Dog.prototype.constructor == Cat); // true
  18. var dog1 = new Dog();
  19. dog1.A(); // Cat A
  20. dog1.B(); // Cat B

上面的代码，我设置了一个Dog来继承Cat,我们使用prototype来实现继承，实际继承成功了,Dog的实例dog1调用了Cat里面的prototype的A和B方法。但是这里出了一个小问题，通过prototype继承导致了Dog的构造函数发生了改变，导致它指向了Cat，这就是我们代码中console输出的原因。我们上面说过每个原型都有一个自己的独立的构造函数，我们却改变了它，这样会导致原型混乱，所以我们必须把Dog的构造函数指回Dog本身。所以修改下代码：

  1. var Cat = function(){
  2. this.Color = "black";
  3. this.Eat = function(){
  4. alert("吃老鼠");
  5. };
  6. }
  7. Cat.prototype.A = function(){
  8. alert("Cat A");
  9. };
  10. Cat.prototype.B = function(){
  11. alert("Cat B");
  12. };
  13. var Dog = function(){
  14. this.Weight = "30";
  15. }
  16. Dog.prototype = Cat.prototype;
  17. Dog.prototype.constructor = Dog;
  18. console.log(Dog.prototype.constructor == Cat); // false
  19. console.log(Cat.prototype.constructor == Dog); // true
  20. var dog1 = new Dog();
  21. dog1.A(); // Cat A
  22. dog1.B(); // Cat B

上面我通过Dog.prototype.constructor = Dog;这句话把Dog构造函数指回自己了，但是坑爹的是这样做之后，原先的Cat的构造函数也被改变成了Dog，唉，这是要闹哪样，完全坑爹，所以这种继承方式也是失败的，但是我们已经接近成功了，阮老师后面提出了利用空对象作为中介来继承。好的的直接上代码：

  1. var Cat = function(){
  2. this.Color = "black";
  3. this.Eat = function(){
  4. alert("吃老鼠");
  5. };
  6. }
  7. Cat.prototype.A = function(){
  8. alert("Cat A");
  9. };
  10. Cat.prototype.B = function(){
  11. alert("Cat B");
  12. };
  13. var Dog = function(){
  14. this.Weight = "30";
  15. }
  16. var Fn = function(){};
  17. Fn.prototype = Cat.prototype;
  18. Dog.prototype = new Fn();
  19. Dog.prototype.constructor = Dog;
  20. console.log(Dog.prototype.constructor == Dog); // true
  21. console.log(Cat.prototype.constructor == Cat); // true
  22. var dog1 = new Dog();
  23. dog1.A(); // Cat A
  24. dog1.B(); // Cat B

DEMO

这下实现完美的继承了，上面是我根据阮老师的提供的方式实现的一个继承，Dog不止继承了Cat里面的prototype的方法，而且构造函数还是指回自己，Cat的构造函数也没被篡改。貌似非常完美的继承。深入理解JS原型链与继承但.....

prototype继承缺陷

上面的通过原型继承看起来很完美，但是还是有缺陷，并不是说@阮老师的方法有问题，他的继承方法是没问题的，但是只能针对空对象继承。

实际上通过prototype继承，他只能继承对象通过prototype的属性和方法，他无法继承对象本身的属性，举个例子：

  1. var Cat = function(){
  2. this.Color = "black";
  3. this.Eat = function(){
  4. alert("吃老鼠");
  5. };
  6. }
  7. Cat.prototype.A = function(){
  8. alert("Cat A");
  9. };
  10. Cat.prototype.B = function(){
  11. alert("Cat B");
  12. };
  13. var Dog = function(){
  14. this.Weight = "30";
  15. }
  16. var Fn = function(){};
  17. Fn.prototype = Cat.prototype;
  18. Dog.prototype = new Fn();
  19. Dog.prototype.constructor = Dog;
  20. console.log(Dog.prototype.constructor == Dog); // true
  21. console.log(Cat.prototype.constructor == Cat); // true
  22. var dog1 = new Dog();
  23. dog1.A(); // Cat A
  24. dog1.B(); // Cat B
  25. console.log(dog1.Color);//undefined
  26. dog1.Eat();//has no method 'Eat'

我们在之前的代码里面调用了我们继承Cat的方法和属性，但是只有Cat里面的A和B方法被调用成功了，但是Cat的自身属性里面的Color和Eat方法都没调用成功，说明咱们根本没有继承到他自身的属性，只继承了通过prototype扩展的方法，这就是JS原型链的奇特现象之一，这种原型继承的缺陷貌似阮一峰老师也没发现。

所以我针对上面的方法做了些修改：

  1. var Cat = function(){
  2. this.Color = "black";
  3. this.Eat = function(){
  4. alert("吃老鼠");
  5. };
  6. }
  7. Cat.prototype.A = function(){
  8. alert("Cat A");
  9. };
  10. Cat.prototype.B = function(){
  11. alert("Cat B");
  12. };
  13. var Dog = function(){
  14. this.Weight = "30";
  15. }
  16. Dog.prototype = new Cat();
  17. Dog.prototype.constructor = Dog;
  18. console.log(Dog.prototype.constructor == Dog); // true
  19. console.log(Cat.prototype.constructor == Cat); // true
  20. var dog1 = new Dog();
  21. alert(Dog.Weight);// 30
  22. dog1.A(); // Cat A
  23. dog1.B(); // Cat B
  24. alert(dog1.Color);//black
  25. dog1.Eat();//吃老鼠

DEMO

上面的我将继承者Dog的原型直接指向了Cat的实例，然后再将Dog的构造函数指回本身，这样就可以实现完整的继承了，Dog不仅仅继承了Cat的prototype而已还继承了Cat本身自带的属性和方法。在上面中我们知道Cat的实例cat1其实就是包含了Cat所有的属性和方法，他不会区分你是不是在原型中的方法还是在自身中的方法，都会完全被复制到实例中，所以我们直接去继承实例，这样子就可以直接获取到Cat中所有的方法和属性。而且直接继承实例我感觉也更加安全且高效，因为不去直接操作原型本身，只是操作原型实例。

通过深拷贝实现完美继承

其实上面的方法离完美的继承方式还是存在着一个缺陷的。深入理解JS原型链与继承我们的的继承者Dog如果他现在里面存在着原型方法的时候，我们又想让她保留现在的原型方法情况下，还可以去继承Cat里面的所有方法怎么办，用上面的方法是无法实现的，请看代码：

  1. var Cat = function(){
  2. this.Color = "black";
  3. this.Eat = function(){
  4. alert("吃老鼠");
  5. };
  6. }
  7. Cat.prototype ={
  8. A:function(){
  9. alert("Cat A");
  10. },
  11. B:function(){
  12. alert("Cat B");
  13. }
  14. }
  15. var Dog = function(){
  16. this.Weight = "30";
  17. }
  18. Dog.prototype.testDog = function(){
  19. alert("test Dog");
  20. }
  21. Dog.prototype = new Cat();
  22. Dog.prototype.constructor = Dog;
  23. var dog1 = new Dog();
  24. alert(dog1.Weight);//30
  25. dog1.testDog();//has no method 'testDog'

看上面的代码，我只是在继承者Dog的原型里面添加了一个testDog的方法，然后Dog用我们上面的方法去继承Cat后，Dog自身的属性Weight在继承Cat的过程中也被保留下来了，但是Dog存在原型链中的testDog却在继承过程中被干掉了，无言，心碎。这个时候我想到了阮一峰老师的拷贝继承，他的拷贝继承依然是存在的缺陷，但是我直接改进了他的方法，那样实现了完美的继承：

  1. var Cat = function(){
  2. this.Color = "black";
  3. this.Eat = function(){
  4. alert("吃老鼠");
  5. };
  6. }
  7. Cat.prototype.A = function(){
  8. alert("Cat A");
  9. };
  10. Cat.prototype.B =  function(){
  11. alert("Cat B");
  12. }
  13. var Dog = function(){
  14. this.Weight = "30";
  15. }
  16. Dog.prototype.testDog = function(){
  17. alert("test Dog");
  18. }
  19. var extend = function(Child,Parent){
  20. var p = new Parent();
  21. var c = Child.prototype;
  22. for (var i in p) {
  23. c[i] = p[i];
  24. }
  25. c.uber = p;
  26. }
  27. //用我们写好的继承方法执行继承
  28. extend(Dog,Cat);
  29. var dog1 = new Dog();
  30. dog1.A(); // Cat A
  31. dog1.Eat(); // 吃老鼠
  32. dog1.testDog(); // test Dog
  33. alert(dog1.Weight); // 30

DEMO

其实上面我们extend方法中我只是通过了for..in去遍历Cat生成的实例中的所有属性和方法，然后将这些值复制到我们的Dog中，这样子就可以实现保留本身属性又继承，这种方法是应该算是最优的解决方法。

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