第六章 面向对象程序设计(三)

2. 继承

  继承是OO语言中最为人津津乐道的概念。许多支持OO的语言都支持两种方式的继承:接口继承和实现继承。接口继承只继承方法签名,而实现继承则继承实际的方法实现。由于ECMAScript中没有函数签名的概念,因此无法实现接口继承。而实现继承在ECMAScript中,则是依靠原型链来实现的。

2.1 原型链

使用原型链实现继承的基本思想是:将子类型的prototype指向一个父类型的实例,因此字类型通过原型查找就获得了父类型的属性和方法。而父类型的实例本身又包含了一个指向父类型原型的指针,这就串成了一条原型链。下面是一个例子:

function SuperType(){
    this.property = true;
}
SuperType.prototype.getSuperValue = function(){
    return this.property;
}
function SubType(){
    this.subProperty = false;
}

SubType.prototype = new SuperType();  //SubType继承SuperType
SubType.prototype.getSubValue(){
    return this.subProperty;
}

var instance = new SubType();
alert(instance.getSuperValue());  //true

以上代码定义了两个类型:SuperType和SubType。SubType通过重写它的原型对象为父类型实例,从而实现了继承父类型的属性和方法。然后又在原型中添加了getSubValue()方法。下图清晰的表明了继承后的构造函数,原型以及实例之间的关系:


image.png

通过原型链,本质上扩展了本章前面介绍的原型搜索机制。当以读取模式访问一个实例属性时,会经历以下三个步骤:
(1)搜索当前实例对象
(2)搜索SubType.prototype,这儿实际上时SuperType的一个实例
(3)搜索SuperType.prototype

事实上,前面的例子展示的原型链还缺少一环。我们知道,所有的引用类型都默认继承了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一个Object引用类型的实例,因此默认原型都包含一个内部指针([[Prototype]]),指向Object.prototype。这也正是所有自定义类型都会继承toString(),valueOf()方法的根本原因。下图是一个完整的原型链的例子:

image.png

还有一点需要注意,在通过原型链实现继承时,不能使用对象字面量的方式创建原型对象。因为这样就会重写原型链。下面是一个例子:

function SuperType(){
    this.property = true;
}
SuperType.prototype.getSuperValue = function(){
    return this.property;
}
function SubType(){
    this.subProperty = false;
}

SubType.prototype = new SuperType();  //SubType继承SuperType

//重写了SubType.prototype,从而不再指向父类型实例
SubType.prototype = {
    getSubValue: functiion(){
        return this.subProperty;
    }
}

var instance = new SubType();
alert(instance.getSuperValue());  //error

2.2 借用构造函数

原型链模式虽然强大,然而存在一个问题:那就是包含引用类型的原型属性会被所有实例对象共享。这也是为什么需要在构造函数中而不是原型对象中定义属性。然而通过原型链实现继承,将字类型原型指向了父类型实例,因此如果父类型包含引用类型的属性,那么这个属性就会被所有字类型实例共享。这就会造成问题。下面是一个例子:

function SuperType(){
    this.colors = ["red", "black"];
}
function SubType(){
}
SubType.prototype = new SuperType();
var instance1 = new SubType();
instance1.colors.push("blue");
alert(instance1.colors);  //"red,black,blue"

var instance2 = new SubType();
alert(instance2.colors);  //"red,black,blue"

为了解决原型中包含引用类型值所带来的问题,可以使用一种名为借用构造函数(constructor stealing)的技术。这种技术很简单,即在子类型构造函数内部通过调用超类型的构造函数。由于函数只不过时在特定执行环境中执行代码的对象,因此我们可以使用apply或call方法在新对象上调用超类型构造函数,从而使新对象拥有自己独立的属性或方法。下面是一个例子:

function SuperType(){
    this.colors = ["red", "black"];
}
function SubType(){
    SuperType.call(this);   
}
SubType.prototype = new SuperType();
var instance1 = new SubType();
instance1.colors.push("blue");
alert(instance1.colors);  //"red,black,blue"

var instance2 = new SubType();
alert(instance2.colors);  //"red,black"

在上面的例子中,我们通过在子类型构造函数中执行SuperType.call(this);使得SuperType()函数在SubType实例环境下运行,因此该SubType实例就拥有了独属于自己的colors属性。

另外,借用构造函数还有一个很大的优势,那就是可以通过子类型构造函数向父类型构造函数传递参数。下面是一个例子:

function SuperType(name){
   this.name = name;
}
function SubType(){
   SuperType.call(this, "Ivan");
   this.age = 22;
}
var instance = new SubType();
alert(instance.name);  //"Ivan"
alert(instance.age);  //22

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。

2.3 组合继承

组合继承(combination inheritance)有时候也叫做伪经典继承。指的是将原型链技术和借用构造函数技术组合在一起,从而实现继承。下面是一个例子:

function SuperType(name){
    this.name = name;
    this.colors = ["red", "blue", "green"]; 
} 
SuperType.prototype.sayName = function(){
    alert(this.name); 
};

function SubType(name, age){ 
    //继承属性     
   SuperType.call(this, name);
   this.age = age; 
} 
 
//继承方法 
SubType.prototype = new SuperType(); 
SubType.prototype.constructor = SubType; 
SubType.prototype.sayAge = function(){
    alert(this.age); 
}; 
 
var instance1 = new SubType("Nicholas", 29); 
instance1.colors.push("black"); 
alert(instance1.colors);      //"red,blue,green,black" 
instance1.sayName();          //"Nicholas"; 
instance1.sayAge();           //29 
 
var instance2 = new SubType("Greg", 27); 
alert(instance2.colors);      //"red,blue,green" 
instance2.sayName();          //"Greg"; 
instance2.sayAge();           //27 

组合继承避免了原型链和借用构造函数的缺陷,融合了它们的优点,成为JavaScript中常用的继承模式。而且,instanceof 和 isPrototypeOf()也能够用于识别基于组合继承创建的对象。

2.5 寄生组合式继承

前面说过,组合继承是 JavaScript 常用的继承模式;不过,它也有自己的不足。组合继承大的 问题就是无论什么情况下,都会调用两次超类型构造函数:一次是在创建子类型原型的时候(new SuperType()),另一次是 在子类型构造函数内部( SuperType.call())。没错,子类型终会包含超类型对象的全部实例属性,但我们不得不在调用子 类型构造函数时重写这些属性,这就意味着超类型的属性会有两组:一组在字类型对象实例中,另一组在子类型原型对象中。

而所谓寄生组合式继承,认为字类型原型对象中的属性是一种浪费。不必为了指定子类型的原型而调用超类型的构造函数,我们所需要的无非就是超类型原型的一个副本而已。因此下面是一个寄生组合式继承的例子:

function inheritPrototype(subType, superType){
    var prototype = object(superType.prototype);  //创建对象
    prototype.constructor = subType;  //增强对象
    subType.prototype = prototype;  //指定对象
} 

function SuperType(name){
    this.name = name;
    this.colors = ["red", "blue", "green"]; 
} 
SuperType.prototype.sayName = function(){
    alert(this.name); 
};

function SubType(name, age){ 
    //继承属性     
   SuperType.call(this, name);
   this.age = age; 
} 

inheritPrototype(SubType, SuperType);

SubType.prototype.sayAge = function(){
    alert(this.age); 
}; 

var instance1 = new SubType("Nicholas", 29); 
instance1.colors.push("black"); 
alert(instance1.colors);      //"red,blue,green,black" 
instance1.sayName();          //"Nicholas"; 
instance1.sayAge();           //29 
 
var instance2 = new SubType("Greg", 27); 
alert(instance2.colors);      //"red,blue,green" 
instance2.sayName();          //"Greg"; 
instance2.sayAge();           //27 

这个例子的高效率体现在它只调用了一次 SuperType 构造函数,并且因此避免了在 SubType. prototype 上面创建不必要的、多余的属性。与此同时,原型链还能保持不变;因此,还能够正常使用 instanceof 和 isPrototypeOf()。开发人员普遍认为寄生组合式继承是引用类型理想的继承范式。

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