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浅析 JS 原型链

2011-01-14 13:42 232 查看

最近闲来无事，从网上搜了些资料来看，无意中在网上看到一文不错，在JS对象编程中能深入理解JS原型链尤为重要，在此与大家分享。

原型的含义是指：如果构造器有个原型对象A，则由该构造器创建的实例(ObjectInstance)都必然复制于A。““在JavaScript中，对象实例(ObjectInstance)并没有原型，而构造器(Constructor)有原型，属性'<构造器>.prototype'指向原型。对象只有“构造自某个原型”的问题，并不存在“持有（或拥有）某个原型”的问题。””如何理解这一句话？

代码1：

01	function myFunc(){

02	var name= "stephenchan" ;

03	var age=23;

04	function code(){

05	alert( "HelloWorld!" );

};

08	var obj= new myFunc();

09	//输出undefined，对象实例没有原型

10	alert(obj.prototype);

11	//输出myFunc的函数代码，obj由myFunc构造出来的

12	alert(obj.constructor);

//输出true

14	alert(obj.constructor==myFunc);

16	//输出[objectObject]，说明myFunc的原型是一个对象

17	alert(myFunc.prototype);

18	//输出functionFunction(){[nativecode]}，[nativecode]的意思是JavaScript引擎的内置函数

19	alert(myFunc.constructor);

20	//输出true，函数原型的构造器默认是该函数

21	alert(myFunc.prototype.constructor==myFunc);

构造器与函数的概念是一致的，即代码1中，myFunc就是一个构造器，因为通过newmyFunc()就可以构造出一个对象实例了。因此，"alert(obj.prototype)"输出undefined说明了对象实例是没有原型的，"alert(myFunc.prototype)"输出[objectObject]说明了构造器有原型，而“obj.constructor==myFunc"返回true说明obj的构造器是myFunc。

原型其实也是一个对象实例。再强调一下原型的含义是：如果构造器有个原型对象A，则由该构造器创建的实例(ObjectInstance)都必然复制于A，而且采用的读遍历机制复制的。读遍历复制的意思是：仅当写某个实例的成员时，将成员的信息复制到实例映像中。即当构造一个新的对象时，新对象里面的属性指向的是原型中的属性，读取对象实例的属性时，获取的是原型对象的属性值。而当对象实例对一个属性进行写操作时，才会将属性写到新对象实例的属性列表中。

图1JavaScript使用读遍历机制实现的原型继承
代码2：

01	Object.prototype.value= "abc" ;

02	var obj1= new Object();

03	var obj2= new Object();

04	obj2.value=10;

05	//输出abc，读取的是原型Object中的value

06	alert(obj1.value);

07	//输出10，读取的是obj2成员列表中的value

08	alert(obj2.value);

09	//删除obj2中的value，即在obj2的成员列表中将value删除掉

10	delete obj2.value;

11	//输出abc，读取的是原型Object中的value

12	alert(obj2.value);

图1是对代码2的描述，说明读遍历机制是如何在成员列表以至原型中管理对象成员的。只有对属性进行第一次写操作的时候，才会在对象的成员列表中添加该属性的记录。当obj1和obj2通过new来构造出来的时候，仍然是一个指向原型的引用，在操作过程中也没有与原型相同大小的对象实例创建出来。这样的读遍历就避免在创建新对象实例时可能的大量内存分配。当obj2.value属性被赋值为10的时候，obj2则在其成员表中添加了一个value成员，并赋值为10，这个成员表就是记录了obj2中发生了修改的成员名、值与类型。这张表是否与原型一致并不重要，只需要遵循两条规则：(1)保证在读取时被首先访问到。(2)如果在对象中没有指定的属性，则尝试遍历对象的整个原型链，直到原型为空或找到该属性。代码2中的delete操作是将obj2成员表中的value删除了，因此在读取obj2的value属性的时候就遍历到Object中读取。

函数的原型总是一个标准的、系统内置的Object()构造器的实例，不过该实例创建后constructor属性总先被赋值为当前的函数。

代码3：

01	function MyObject(){

04	//显示true，表明原型的构造器总是指向函数自身的

05	alert(MyObject.prototype.constructor==MyObject);

//删除该成员

08	delete MyObject.prototype.constructor;

10	//删除操作使该成员指向了父代类原型中的值

11	//均显示为true

12	alert(MyObject.prototype.constructor==Object);

13	alert(MyObject.prototype.constructor== new Object().constructor);

从代码3中可以看出，MyObject.prototype其实与一个普通对象"newObject()"并没有本质的区别，只是在创建时将constructor赋值为当前函数MyObject。然后，当一个函数的prototype有意义之后，它就摇身一变成了一个“构造器”，这时，如果用户试图用new运算符创建它的实例时，那么引擎就会再构造一个新的对象，并使这个新对象的原型链接向这个prototype属性就可以了。因此，函数与构造器并没有明显的界限。

一个构造器产生的实例，其constructor属性默认总是指向该构造器，而究其根源，则在于构造器（函数）的原型的constructor属性指向了构造器本身。
代码4：

1	function MyObject(){

3	var obj= new MyObject();

4	//输出为true，默认指向构造器

5	alert(obj.constructor==MyObject);

6	//输出为true，原型的构造器指向该构造器

7	alert(MyObject.prototype.constructor==MyObject);

由此可见，JavaScript事实上已经为构造器维护了原型属性，因此我们可以通过实例的constructor属性来找到构造器，并进而找到它的原型“obj.constructor.prototype"。但是，如果我们把构造器的原型修改了的话，会出现什么情况呢？如代码5，我们把MyObjectEx的原型修改了。
代码5：

1	function MyObject(){

3	function MyObjectEx(){

5	MyObjectEx.prototype= new MyObject();

6	var obj1= new MyObject();

7	var obj2= new MyObjectEx();

8	alert(obj1.constructor==obj2.constructor); //true

9	alert(MyObjectEx.prototype.constructor==MyObject.prototype.constructor); //true

在代码5中，obj1和obj2是由不同的两个构造器产生的实例，分别是MyObject和MyObjectEx。然而，我们看到，代码5中的两个alert都会输出true，即是说，由两个不相同的构造器产生的实例（代码5中的MyObject和MyObjectEx），它们的constructor属性却指向了相同的构造器，是不是很诡异？这个正确是体现了原型继承中出出现的“原型复制”了。要注意，MyObjectEx的原型是由MyObject构造出来的对象实例，即obj1和obj2都是从MyObject原型中复制出来的对象，因此它们的constructor指向的都是MyObject。那么怎么解决这个问题？
代码6：

01	function MyObject(){

02	this .constructor=arguments.callee; //arguments.callee为MyObject，正确维护constructor，以便回溯外部原型链

04	MyObject.prototype= new Object(); //人为构建外部原型链

06	function MyObjectEx(){

07	this .constructor=arguments.callee; //正确维护constructor，以便回溯外部原型链

09	MyObjectEx.prototype= new MyObject(); //人为构建外部原型链

11	obj1= new MyObjectEx();

12	obj2= new MyObjectEx();

代码6与代码5中的主要区别就是在于，在MyObjectEx的初始化中正确地维护了constructor属性，使当前的constructor属性指向了调用的构造器。代码6所描述的继承关系如图2：

图2构造器原型链与内部原型链
其中有[proto]属性中一个对象的私有属性，用于正确维护对象的内部原型链，在Firefox中可以通过[__proto__]来访问，这个后面再讨论。我们可以看到MyObjectEx的构造器是MyObject的对象实例，而MyObject的构造器是Object的对象实例。
接代码6：

1	obj= new MyObject();

2	alert(obj.constructor===MyObject); //true

3	alert(obj1.constructor===MyObjectEx); //true

4	alert(obj.constructor===obj1.constructor); //false

可以看到，obj和obj1从不同的构造器产生的实例，其constructor属性已经能够正确地指向相应的构造器，这个是由于在对象实例初始化的时候的赋值语句"this.constructor=arguments.callee;"。你可能会疑问为什么不采用下面这种方式来实现：

1	MyObjectEx.prototype= new MyObject();

2	MyObjectEx.prototype.constructor=MyObjectEx;

这样虽然能使obj1和obj2的constructor属性正确地指向了MyObjectEx，但是，这样同时也使得MyObjectEx的原型对象（MyObject构造的实例）的constructor属性没法往父代原型追溯。因为当MyObjectEx的原型对象想通过constructor属性来获取到MyObject构造器时，会发现获取到的是MyObjectEx的构造器，而不是期待的MyObject的构造器。
我们可以通过下面的语句来验证代码6是不是的确是如图2的关系链：

1	alert(obj1.constructor===MyObjectEx); //true

2	alert(MyObjectEx.prototype instanceof MyObject); //true

3	alert(MyObjectEx.prototype.constructor===MyObject); //true

4	alert(MyObject.prototype instanceof Object); //true

5	alert(MyObject.prototype.constructor===Object); //true

6	alert(obj1.constructor.prototype.constructor.prototype.constructor===Object); //true，完成了所有的回溯

好了，刚才上面提到了有一个不可访问的属性[proto]，这个属性是JavaScript引擎内部维护的原型链属性，这个属性在Firefox里面可以通过[__proto__]来访问的，一般情况下，[proto]属性指向的和prototype属性一样，指向的都是原型对象，两个有什么不同后面会有讲述。

1	//输出都是true，在Firefox中

2	alert(obj.__proto__ instanceof Object);

3	alert(obj1.__proto__ instanceof MyObject);

4	alert(obj2.__proto__ instanceof MyObject);

这个[proto]属性是JavaScript内部维护的，外部是不可访问的，由这个属性所维护的原型链为内部原型链，与由prototype和constructor维护的外部原型链。那么这两条原型链有什么区别呢？简单来说就是，通过prototype和constructor来维护的外部原型链是开发人员自己代码中回溯时用到的，而通过[proto]维护的内部原型链是JavaScript原型继承机制实现所需要的。具体来说，外部原型链就是做这种事："alert(obj1.constructor.prototype.constructor.prototype.constructor===Object);"，也就是说当我们开发人员想要自己去回溯整个原型继承的结构链时，也只会在我们开发人员写代码时才出现通过prototype和constructor来访问外部原型链。而内部原型链，这个比较有意思，在［图1JavaScript使用读遍历机制实现的原型继承］，我们看到，当我们访问一个对象实例的属性时，它如果发现在其成员列表中没有该属性，即会去访问原型的成员列表，把原型的默认值读取出来，也就是说，这个在原型链中回溯来查询成员属性的过程，只会在内部原型链中进行，这个过程是由JavaScript引擎自己去维护的，开发人员没法干涉。来看看代码，我觉得这个还是相当有意思的：
接代码6：

01	alert(obj.__proto__ instanceof Object); //true

02	alert(obj1.__proto__ instanceof MyObject); //true

03	alert(obj2.__proto__ instanceof MyObject); //true

04	//按照上面所说的，在MyObjectEx的原型上添加了value的属性，那么在访问obj1和obj2的value属性时便会往原型中查找

05	MyObjectEx.prototype.value= "HelloWorld!" ;

06	//这里正确地输出"HelloWorld!"

07	alert(obj1.value);

08	//在此时，obj1和obj2都构造之后，我把原来的MyObjectEx的原型换了，变成MyObjectEx2

09	function MyObjectEx2(){}

10	MyObjectEx.prototype= new MyObjectEx2();

11	//这句究竟会输出什么呢？[RefereceError]还是？

12	alert(obj1.value);

最后的1个alert输出的"HelloWorld!"，有意思吧。即使我在上面把MyObjectEx的原型对象改变成新的MyObjectEx2，但是在obj1和obj2中的[proto]属性依然指向的是原来的MyObject构造的对象实例，也就是说内部访问属性时是通过[proto]来回溯原型链的，而不是通过prototype的（而且对象实例也没有prototype属性），这个就是内部原型链体现的威力。

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