JavaScript 的原型链

1.prototype 属性的作用

JavaScript 继承机制的设计思想就是,原型对象的所有属性和方法,都能被实例对象共享。如果属性和方法定义在原型上,那么所有实例对象就能共享,不仅节省了内存,还体现了实例对象之间的联系。
只要创建了一个新函数,就会根据一组特定的规则为该函数创建一个prototype属性,默认情况下prototype属性会默认获得一个constructor(构造函数)属性,

function f() {}
console.log(typeof f.prototype); // "object"

上面代码中,函数f默认具有prototype属性,指向一个对象。

     function Person(name) {
        this.name = name;
    }
    Person.prototype.color = 'yellow';
    let Asia1 = new Person('张三');
    let Asia2 = new Person('王二');
    console.log(Asia1.color); // 'yellow'
    console.log(Asia2.color); // 'yellow'
    Asia1.color="white";
    console.log(Asia1.color); // 'white'
    console.log(Asia2.color); // 'yellow'
   Person.prototype.walk = function () {
         console.log(this.name +' is '+this.color + ' and now is walking');
    };
    Asia1.walk();//张三 is white and now is walking
    Asia2.walk();//王二 is yellow and now is walking

上面代码中,构造函数Personprototype属性,就是实例对象Asia1Asia2的原型对象。原型对象上添加一个color属性和一个walk方法,结果,实例对象都共享了该属性和方法。我们使用Asia1.color="white"Asia1添加color,发现Asia1.color获取自身属性值为white,而Asia2.color的值还是获取的原型对象上的值。

总结一下:

当实例对象本身没有某个属性或方法的时候,它会到原型对象去寻找该属性或方法。这就是原型对象的特殊之处。
当实例对象自身就有某个属性或方法,它就不会再去原型对象寻找这个属性或方法。
原型对象的作用,就是定义所有实例对象共享的属性和方法。这也是它被称为原型对象的原因,而实例对象可以视作从原型对象衍生出来的子对象。

2.原型链

JavaScript 规定,所有对象都有自己的原型对象(prototype)。一方面,任何一个对象,都可以充当其他对象的原型;另一方面,由于原型对象也是对象,所以它也有自己的原型。因此,就会形成一个“原型链”(prototype chain):对象到原型,再到原型的原型,如此链式下去。
怎么获取实例对象的原型呢?
可以使用Object.getPrototypeOf()方法,也可以使用实例对象的__proto__属性(前后各两个下划线)。
可参考我的这篇随笔:JavaScript Object 对象的相关方法
所有对象的原型最终都可以上溯到Object.prototype,即Object构造函数的prototype属性。这就是所有对象都有valueOftoString方法的原因,因为这是从Object.prototype继承的。
那思考一下,Object.prototype没有它的原型呢?

console.log(Object.getPrototypeOf(Object.prototype));//null

上面代码表示,Object.prototype对象的原型是null,由于null没有任何属性,所以原型链到此为止。Object.getPrototypeOf方法返回参数对象的原型。
读取对象的某个属性时,JavaScript 引擎先寻找对象本身的属性,如果找不到,就到它的原型去找,如果还是找不到,就到原型的原型去找,一直到最顶层的Object.prototype。(注意:越上层查找,对性能的影响越大)如果对象自身和它的原型有同名的属性,那么优先读取对象自身的属性,这叫做“覆盖”(overriding)。

3.constructor 属性

prototype对象有一个constructor属性,默认指向prototype对象所在的构造函数。

    function Fnc() {
    }
   console.log( Fnc.prototype.constructor ===Fnc);//true

由于constructor属性定义在prototype对象上面,意味着可以被所有实例对象继承。

    function Func() {
    }
    let myFunc = new Func();
    console.log(myFunc.constructor === Func);//true
    console.log(myFunc.constructor === Func.prototype.constructor);//true
    console.log(myFunc.hasOwnProperty('constructor'));//false

上面代码中,myFunc是构造函数Func的实例对象,但是myFunc实例自身没有constructor属性,该属性其实是读取原型链上面的Func.prototype.constructor属性。
因此,可以得出,constructor属性的作用是:得知某个实例对象,到底是哪一个构造函数产生的。

//接上例
  console.log(myFunc.constructor === Array);//false

上面代码中,constructor属性确定了实例对象myFunc的构造函数是Func,而不是Array

  //接上例
   let newFunc = new myFunc.constructor();
    console.log(newFunc.constructor==Func);//true

上面代码中,myFunc是构造函数Func的实例,可以从myFunc.constructor间接调用构造函数。这使得在实例方法中,调用自身的构造函数成为可能。
constructor属性表示原型对象与构造函数之间的关联关系,如果修改了原型对象,一般会同时修改constructor属性,防止引用的时候出错。

  //接上例
   console.log(Func.prototype.constructor === Func);//true
  //修改Func的原型对象
    Func.prototype = {
        newProtype: function () {
        }
    }
    console.log(Func.prototype.constructor === Func);//false
    console.log(Func.prototype.constructor === Object);//true

上面代码中,构造函数Func的原型对象改掉了,但是没有修改constructor属性,导致这个属性不再指向Person。由于Func的新原型是一个普通对象,而普通对象的constructor属性指向Object构造函数,导致Func.prototype.constructor变成了Object
所以,修改原型对象时,一般要同时修改constructor属性的指向。

  //接上例
    Func.prototype = {
        constructor:Func,
        newProtype: function () {
        }
    }
    //最好的写法
    //Func.prototype.newProtype= function(){};
    console.log(Func.prototype.constructor === Func);//true
    console.log(Func.prototype.constructor === Object);//false

上面代码中,要么将constructor属性重新指向原来的构造函数,要么只在原型对象上添加方法,这样可以保证指向一致。
如果不能确定constructor属性是什么函数,还有一个办法:通过name属性,从实例得到构造函数的名称。

  //接上例
  console.log(myFunc.constructor.name);//Func

4.instanceof 运算符

instanceof运算符返回一个布尔值,表示对象是否为某个构造函数的实例。

    function Func() {
    }
    let v = new Func();
   console.log(v instanceof Func); // true
    // 等同于
   console.log(Func.prototype.isPrototypeOf(mFunc));//true
</script>

instanceof运算符的左边是实例对象,右边是构造函数。它会检查右边构建函数的原型对象(prototype),是否在左边对象的原型链上。上面代码两种方式是等价的。
由于instanceof检查整个原型链,因此同一个实例对象,可能会对多个构造函数都返回true。

console.log(mFunc instanceof Object); // true

instanceof的原理是检查右边构造函数的prototype属性,是否在左边对象的原型链上。有一种特殊情况,就是左边对象的原型链上,只有null对象。这时,instanceof判断会失真。

    let obj = Object.create(null);
    console.log(typeof obj); // "object"
    console.log(obj  instanceof Object); // false

上面代码中,Object.create(null)返回一个新对象obj,它的原型是null(Object.create的详细介绍见后文)。右边的构造函数Objectprototype属性,不在左边的原型链上,因此instanceof就认为obj不是Object的实例。但是,只要一个对象的原型不是nullinstanceof 运算符的判断就不会失真。
注意,instanceof运算符只能用于对象,不适用原始类型的值。

5.构造函数的继承

让一个构造函数继承另一个构造函数,是非常常见的需求。这可以分成两步实现。第一步是在子类的构造函数中,调用父类的构造函数。

function Sub(value) {
  Super.call(this);
  this.prop = value;
};
Sub.prototype = Object.create(Super.prototype);
Sub.prototype.constructor = Sub;
Sub.prototype.method = '...';

上面代码中,Sub是子类的构造函数,Super是父类的构造函数,this是子类的实例。
第一步是在子类的构造函数中,调用父类的构造函数。在实例上调用父类的构造函数Super,就会让子类实例具有父类实例的属性。
第二步,是让子类的原型指向父类的原型,这样子类就可以继承父类原型。Sub.prototype是子类的原型,要将它赋值为Object.create(Super.prototype),而不是直接等于Super.prototype。否则后面两行对Sub.prototype的操作,会连父类的原型Super.prototype一起修改掉。
举例来说:

 function Shape() {
        this.x = 10;
        this.y = 10;
    }
    Shape.prototype.move = function (x, y) {
        this.x += x;
        this.y += y;
        console.info('Shape moved.','x='+this.x+',y='+this.y);//Shape moved. x=11,y=12
    };
    // 第一步,子类继承父类的实例
    function Rectangle() {
        Shape.call(this); // 调用父类构造函数
    }
    // 第二步,子类继承父类的原型
    Rectangle.prototype = Object.create(Shape.prototype);
    Rectangle.prototype.constructor = Rectangle;
    let rect = new Rectangle();
    rect.move(1,2);
    console.log(rect instanceof Rectangle);  // true
    console.log(rect instanceof Shape);  // true

6.多重继承

JavaScript 不提供多重继承功能,即不允许一个对象同时继承多个对象。但是,可以通过变通方法,实现这个功能。

    function Func1() {
        this.hello = 'hello';
    }
    function Func2() {
        this.world = 'world';
    }
    function S() {
        Func1.call(this);
        Func2.call(this);
    }
    // 继承 Func1
    S.prototype = Object.create(Func1.prototype);
    // 继承链上加入 Func1
    Object.assign(S.prototype, Func2.prototype);

    // 指定构造函数
    S.prototype.constructor = S;
    let s = new S();
    console.log(s.hello); // 'hello'
    console.log(s.world); // 'world'

上面代码中,子类S同时继承了父类Func1和Func2。这种模式又称为 Mixin(混入)。

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