ECMAScript中描述了原型链的概念,并将原型链作为实现继承的主要方法。其基本思想是利用原型让一个引用类型继承另一个引用类型的属性和方法。
构造函数、原型、实例的关系:每个构造函数都有一个原型对象,原型对象都包含一个指向构造函数的指针,而实例都包含一个指向原型对象的内部指针。那么,假如我们让原型对象等于另一个类型的实例,结果会怎么样呢?显然,此时的原型对象将包含一个指向另一个原型的指针,相应地,另一个原型中也包含着一个指向另一个构造函数的指针。假如另一个原型又是另一个类型的实例,那么上述关系依然成立,如此层层递进,就构成了实例与原型的链条。这就是所谓原型链的基本概念。
//原型链
function SuperType(){
this.property = true;
}
SuperType.prototype.getSuperValue = function(){
return this.property;
};
function SubType(){
this.subproperty = false;
};
//继承了SuperType
SubType.prototype = new SuperType();
SubType.prototype.getSubValue = function(){
return this.subproperty;
};
var instance = new SubType();
console.log(instance.getSuperValue());
以上代码定义了两个类型:SuperType和SubType。每个类型分别有一个属性和一个方法。它们的主要区别是SubType继承了SuperType,而继承是通过创建SuperType的实例。换句话说,原来存在于SuperType的实例中的所有属性和方法,现在也存在于SubType.prototype中了。在确立了继承关系之后,我们给SubType.prototype添加了一个方法,这样就在继承了SuperType的属性和方法的基础上又添加了一个新方法。
上面的代码中,我们没有使用SubType默认提供的原型,而是给它换了一个新原型;这个新原型就是SuperType的实例。于是,新原型不仅具有作为一个SuperType的实例所拥有的全部属性和方法,而且其内部还有一个指针,指向了SuperType的原型。最终结果就是这样的:instance指向SubType的原型,SubType的原型又指向SuperType的原型。getSuperValue()方法仍然还在SuperType.prototype中,但property则位于SubType.prototype中。这是因为property是一个实例属性,而getSuperValue()则是一个原型方法。既然SubType.property现在是SuperType的实例,那么property当然就位于该实例中了。此外,要注意instance.constructor现在指向的是SuperType,这是因为原来SubType.prototype中的constructor被重写了的缘故。
调用instance.getSuperValue()会经历三个搜索步骤:1)搜索实例;2)搜索SubType.prototype;3)搜索SuperType.prototype,最后一步才会找到该方法。在找不到属性或方法的情况下,搜索过程总是要一环一环地前行到原型链末端才会停下来。
所有引用类型默认都继承了Object,而这个继承也是通过原型链实现的。所有函数的默认原型都是Object的实例,因此默认原型都会包含一个内部指针,指向Object.prototype。这也正是所有自定义类型都会继承toString()、valueOf()等默认方法的根本原因。所以,我们说上面例子展示的原型链中还应该包括另外一个继承层次。
alert(instance instanceof Object); //true
alert(instance instanceof SuperType); //true
alert(instance instanceof SubType); //true
alert(Object.prototype.isPrototypeOf(instance)); //true
alert(SuperType.prototype.isPrototypeOf(instance)); //true
alert(SubType.prototype.isPrototypeOf(instance)); //true
原型链的问题
最主要的问题来自包含引用类型值的原型。前面介绍过包含引用类型值的原型属性会被所有实例共享;而这也正是为什么要在构造函数中,而不是在原型对象中定义属性的原因。在通过原型来实现继承时,原型实际上会变成另一个类型的实例。于是,原先的实例属性也就顺理成章地变成了现在的原型属性了。下列代码可以用来说明这个问题。
function SuperType(){
this.colors = ["red","blue","green"];//数组,引用类型值
}
function SubType(){
}
//继承了SuperType
SubType.prototype = new SuperType();
var instance1 = new SubType();
instance1.colors.push("black");
console.log(instance1.colors);
var instance2 = new SubType();
console.log(instance2.colors);
这个例子中的SuperType构造函数定义了一个colors属性,该属性包含一个数组(引用类型值)。SuperType的每个实例都会有各自包含自己数组的colors属性。当SubType通过原型链继承了SuperType之后,SubType.prototype就变成了SuperType的一个实例,因此它也拥有了一个它自己的colors属性----就跟专门创建了一个SubType.prototype.colors属性一样。但结果是什么呢?结果是SubType的所有实例都会共享这一个colors属性。而我们对instance1.colors的修改能够通过instance2.colors反应出来,就已经充分证实了这一点。
//实践中很少会单独使用原型链。
借用构造函数
在解决原型中包含引用类型值所带来问题的过程中,开发人员开始使用一种叫做借用构造函数(constructor stealing)的技术(有时候也叫做伪造对象或经典继承)。这种技术的基本思想相当简单,即在子类型构造函数的内部调用超类型构造函数。别忘了,函数只不过是在特定环境中执行代码的对象,因此通过使用apply()和call()方法也可以在(将来)新创建的对象上执行构造函数,如下所示:
function SuperType(){
this.colors = ["red","blue","green"];
}
function SubType(){
//继承了SuperType
SuperType.call(this);
}
var instance1 = new SubType();
instance1.colors.push("black");
console.log(instance1.colors); //[ 'red', 'blue', 'green', 'black' ]
var instance2 = new SubType();
console.log(instance2.colors);//[ 'red', 'blue', 'green' ]
SuperType.call(this); 借调了超类型的构造函数。通过使用call()方法(apply方法也可以),我们实际上是在(未来将要)新创建的SubType实例的环境下调用了SuperType构造函数。这样一来,就会在新SubType对象上执行SuperType()函数中定义的所有对象初始化代码。结果,SubType的每个实例都会具有自己的colors属性的副本了。
传递参数
相对于原型链而言,借用构造函数有一个很大的优势,即可以在子类型构造函数中向超类型构造函数传递参数。看下面这个例子。
function SuperType(name){
this.name = name;
}
function SubType(){
//继承了SuperType,同时还传递了参数
SuperType.call(this,"Nicholas");
//实例属性
this.age = 29;
}
var instance = new SubType();
console.log(instance.name);//"Nicholas";
console.log(instance.age);//29
以上代码中的SuperType只接受一个参数name,该参数会直接赋给一个属性。在SubType构造函数内部调用SuperType构造函数时,实际上是为SubType的实例设置了name属性。为了确保SuperType构造函数不会重写子类型的属性,可以在调用超类型构造函数后,再添加应该在子类型中定义的属性。
借用构造函数的问题
如果仅仅是借用构造函数,那么也将无法避免构造函数模式存在的问题----方法都在构造函数中定义,因此函数复用就无从谈起了。而且,在超类型的原型中定义的方法,对子类型而言也是不可见的,结果所有类型都只能使用构造函数模式。考虑到这些问题,借用构造函数的技术也是很少单独使用的。