JavaScript中的原型与原型链
2017-06-25 12:58
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1、原型
JavaScript中的所有数据都可以看成对象,那是不是我们已经在使用面向对象编程了呢?当然不是。如果我们只使用Number、Array、string以及基本的{…}定义的对象,还无法发挥出面向对象编程的威力。
JavaScript的面向对象编程和大多数其他语言如Java、C#的面向对象编程都不太一样。如果你熟悉Java或C#,很好,你一定明白面向对象的两个基本概念:
1、类:类是对象的类型模板,例如,定义Student类来表示学生,类本身是一种类型,Student表示学生类型,但不表示任何具体的某个学生;
2、实例:实例是根据类创建的对象,例如,根据Student类可以创建出xiaoming、xiaohong、xiaojun等多个实例,每个实例表示一个具体的学生,他们全都属于Student类型。
所以,类和实例是大多数面向对象编程语言的基本概念。
不过,在JavaScript中,这个概念需要改一改。JavaScript不区分类和实例的概念,而是通过原型(prototype)来实现面向对象编程。
原型是指当我们想要创建xiaoming这个具体的学生时,我们并没有一个Student类型可用。那怎么办?恰好有这么一个现成的对象:
var robot = { name: 'Robot', height: 1.6, run: function () { console.log(this.name + ' is running...'); } };
我们看这个robot对象有名字,有身高,还会跑,有点像小明,干脆就根据它来“创建”小明得了!于是我们把它改名为Student,然后创建出xiaoming:
var Student = { name: 'Robot', height: 1.2, run: function () { console.log(this.name + ' is running...'); } }; var xiaoming = { name: '小明' }; xiaoming.__proto__ = Student;
注意最后一行代码把xiaoming的原型指向了对象Student,看上去xiaoming仿佛是从Student继承下来的:
xiaoming.name; // '小明' xiaoming.run(); // 小明 is running...
xiaoming有自己的name属性,但并没有定义run()方法。不过,由于小明是从Student继承而来,只要Student有run()方法,xiaoming也可以调用:
JavaScript的原型链和Java的Class区别就在于它没有“Class”的概念,所有对象都是实例,所谓继承关系不过是把一个对象的原型指向另一个对象而已。
如果你把xiaoming的原型指向其他对象:
var Bird = { fly: function () { console.log(this.name + ' is flying...'); } }; xiaoming.__proto__ = Bird;
现在xiaoming已经无法run()了,他已经变成了一只鸟:
xiaoming.fly(); // 小明 is flying...
在JavaScrip代码运行时期,你可以把xiaoming从Student变成Bird,或者变成任何对象。
请注意,上述代码仅用于演示目的。在编写JavaScript代码时,不要直接用obj.__proto__去改变一个对象的原型,并且,低版本的IE也无法使用__proto__。Object.create()方法可以传入一个原型对象,并创建一个基于该原型的新对象,但是新对象什么属性都没有,因此,我们可以编写一个函数来创建xiaoming:
// 原型对象: var Student = { name: 'Robot', height: 1.2, run: function () { console.log(this.name + ' is running...'); } }; function createStudent(name) { // 基于Student原型创建一个新对象: var s = Object.create(Student); // 初始化新对象: s.name = name; return s; } var xiaoming = createStudent('小明'); xiaoming.run(); // 小明 is running... xiaoming.__proto__ === Student; // true
2、原型链
JavaScript对每个创建的对象都会设置一个原型,指向它的原型对象。当我们用obj.xxx访问一个对象的属性时,JavaScript引擎先在当前对象上查找该属性,如果没有找到,就到其原型对象上找,如果还没有找到,就一直上溯到Object.prototype对象,最后,如果还没有找到,就只能返回undefined。
例如,创建一个Array对象:
var arr = [1, 2, 3];
其原型链是:
arr ----> Array.prototype ----> Object.prototype ----> null
Array.prototype定义了indexOf()、shift()等方法,因此你可以在所有的Array对象上直接调用这些方法。
当我们创建一个函数时:
function foo() { return 0; }
函数也是一个对象,它的原型链是:
foo ----> Function.prototype ----> Object.prototype ----> null
由于Function.prototype定义了apply()等方法,因此,所有函数都可以调用apply()方法。
很容易想到,如果原型链很长,那么访问一个对象的属性就会因为花更多的时间查找而变得更慢,因此要注意不要把原型链搞得太长。
3、用构造函数创建对象
除了直接用{ … }创建一个对象外,JavaScript还可以用一种构造函数的方法来创建对象。它的用法是,先定义一个构造函数:function Student(name) { this.name = name; this.hello = function () { alert('Hello, ' + this.name + '!'); } }
你会问,这不就是一个普通函数吗?这确实是一个普通函数,但是在JavaScript中,可以用关键字new来调用这个函数,并返回一个对象:
var xiaoming = new Student('小明'); xiaoming.name; // '小明' xiaoming.hello(); // Hello, 小明!
注意,如果不写new,这就是一个普通函数,它返回undefined。但是,如果写了new,它就变成了一个构造函数,它绑定的this指向新创建的对象,并默认返回this,也就是说,不需要在最后写return this;。
新创建的xiaoming的原型链是:
xiaoming ----> Student.prototype ----> Object.prototype ----> null
也就是说,xiaoming的原型指向函数Student的原型。如果你又创建了xiaohong、xiaojun,那么这些对象的原型与xiaoming是一样的:
xiaoming ↘ xiaohong -→ Student.prototype ----> Object.prototype ----> null xiaojun ↗
用new Student()创建的对象还从原型上获得了一个constructor属性,它指向函数Student本身:
xiaoming.constructor === Student.prototype.constructor; // true Student.prototype.constructor === Student; // true Object.getPrototypeOf(xiaoming) === Student.prototype; // true xiaoming instanceof Student; // true
用一张图来表示这些乱七八糟的关系就是:
红色箭头是原型链。注意,Student.prototype指向的对象就是xiaoming、xiaohong的原型对象,这个原型对象自己还有个属性constructor,指向Student函数本身。
另外,函数Student恰好有个属性prototype指向xiaoming、xiaohong的原型对象,但是xiaoming、xiaohong这些对象可没有prototype这个属性,不过可以用__proto__这个非标准用法来查看。
现在我们就认为xiaoming、xiaohong这些对象“继承”自Student。
不过还有一个小问题,注意观察:
xiaoming.name; // '小明' xiaohong.name; // '小红' xiaoming.hello; // function: Student.hello() xiaohong.hello; // function: Student.hello() xiaoming.hello === xiaohong.hello; // false
xiaoming和xiaohong各自的name不同,这是对的,否则我们无法区分谁是谁了。xiaoming和xiaohong各自的hello是一个函数,但它们是两个不同的函数,虽然函数名称和代码都是相同的!
如果我们通过new Student()创建了很多对象,这些对象的hello函数实际上只需要共享同一个函数就可以了,这样可以节省很多内存。
要让创建的对象共享一个hello函数,根据对象的属性查找原则,我们只要把hello函数移动到xiaoming、xiaohong这些对象共同的原型上就可以了,也就是Student.prototype:
修改代码如下:
function Student(name) { this.name = name; } Student.prototype.hello = function () { alert('Hello, ' + this.name + '!'); };
用new创建基于原型的JavaScript的对象就是这么简单!
如果一个函数被定义为用于创建对象的构造函数,但是调用时忘记了写new怎么办?
在strict模式下,this.name = name将报错,因为this绑定为undefined,在非strict模式下,this.name = name不报错,因为this绑定为window,于是无意间创建了全局变量name,并且返回undefined,这个结果更糟糕。
所以,调用构造函数千万不要忘记写new。为了区分普通函数和构造函数,按照约定,构造函数首字母应当大写,而普通函数首字母应当小写,这样,一些语法检查工具如jslint将可以帮你检测到漏写的new。
最后,我们还可以编写一个createStudent()函数,在内部封装所有的new操作。一个常用的编程模式像这样:
function Student(props) { this.name = props.name || '匿名'; // 默认值为'匿名' this.grade = props.grade || 1; // 默认值为1 } Student.prototype.hello = function () { alert('Hello, ' + this.name + '!'); }; function createStudent(props) { return new Student(props || {}) }
这个createStudent()函数有几个巨大的优点:一是不需要new来调用,二是参数非常灵活,可以不传,也可以这么传:
var xiaoming = createStudent({ name: '小明' }); xiaoming.grade; // 1
如果创建的对象有很多属性,我们只需要传递需要的某些属性,剩下的属性可以用默认值。由于参数是一个Object,我们无需记忆参数的顺序。如果恰好从JSON拿到了一个对象,就可以直接创建出xiaoming。
本文转载自廖雪峰的JavaScript教程:JS面向对象编程
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