2018-06-15 初识传说中的原型与原型链

前言：原型与原型链这两个名词毋庸置疑听起来是很高大上的，以前总是出现在传说中，这两天看了教程，准备介绍一下这传说中的原型以及原型链。本文将从全局对象引入，分别介绍Number、Boolean、String、Object四个对象，然后再详述原型的相关知识。

1、全局对象 window

首先我们还是先不说原型，先了解一下全局对象以及其中的window对象。

  • 全局对象（global object）：通俗的说就是在脚本的任意地方都可以调用的对象，在浏览器中即window对象。

window对象中，如alert()方法可以写成window.alert()，或者省去window，直接写做alert()。window对象分两种：

  • 一种是ECMAScript规定必须得有的，比如parseInt 、 parseFloat，以及Number() 、Boolean() 、String() 、Object() 等。
  • 第二种是各个浏览器有的，因为没有写如标准，所以这些方法在各个浏览器的表现形式都有所不同，比如：alert() 、prompt() 、confirm() 、console() 等方法以及 document 、history 等对象。

2、简单类型与对象

众所周知，如果我们想声明一个数值类型的变量，可以这么写：var n1 = 1;，这种写法声明的是一个简单类型；或者这么写：var n2 = new Number(1); ，这种写法下，n2 其实是对象，可以通过n2.valueOf()来获取该对象的值，可以用n2.toString();方法将其转换成字符串。

这两种写法所声明的变量最大的不同是，他们在内存中的存储方式是不同的，n1直接声明，那么他就是简单的数据类型，存储在stack内存中，而n2则是声明了一个对象，stack内存中存储着该对象的地址，对象的内容存储在heap内存中。

但是日常我们没有用n2的写法，依然可以使用valueOf() 方法 和toSting()方法，既然有简单的方法也可以不影响日常操作，为什么还要创建n1这种复杂的写法呢？很显然这里就隐藏着一段JS的黑历史（为了让JavaScript看起来更像Java），这里不细说，有兴趣的同学可以自行Google。

那么JS如何做到使用n1的写法还可以达到n2的用法呢？那是因为如果你调用了如valueOf方法，那么JS会创建一个临时对象，然后调用该对象的方法，调用结束临时对象就被垃圾回收。那么接下来介绍一个易错点在：

  • var num = 1; num.xxx = 2; 这句话会报错吗?答案是不会，后一句为num添加属性时，JS已经为其创建了一个临时对象，为对象添加属性怎么会报错呢？
    然后如果想读取xxx这个属性num.xxx，结果是undefined，因为为num添加完属性后，临时对象就被垃圾回收，num本质上还是一个数值，而数值本身是没有xxx这个属性的（有个这属性的对象已经被删了）。

3、Number对象

Number的常用属性有：

  • Number.valueOf(); 获取对象本身的值
  • Number.toString(); 将数值转化为字符串
    注：number类型的的toString方法可以加参数，表示按照什么进制来解析（不加参数默认按十进制解析），如：
(100).toString(); // "100"
(100).toString(2); // "1100100"
100..toString(16); // "64"
  • Number.toFixed(); 将其转换为小数，
    如：2..toFixed(3); // "2.000"
  • Number.toExponential(); 将其转化为科学计数法，
    如：200..toExponential(); // "2e+2"

4、String对象

String的常用属性有：

  • String.charAt(); 获取字符串中某一位的字符
    如："hello world".charAt(1); // "e"
  • String.charCodeAt(); 获取字符串中某一位的字符的Unicode编码
    如："hello world".charCodeAt(1); // 101
  • String.trim(); 删除字符串中多余的空格
    如：' hello world '.trim(); // "hello world"
  • String1.concat(String2); 连接字符串1和字符串2
    如："hello".concat("world"); // "helloworld"
  • String.slice(start,end); 截取字符串，从start到end
    如："hello world".slice(3,5); // "lo"
  • String.replace('xx','yy'); 将字符串中的xx替换成yy(只能替换第一次出现的字符)
    如："hello world".replace('o','a') // "hella world"
  • String.indexOf(); 搜索字符串中的内容(只检测到第一次出现的字符)，没搜到返回-1
    如："hello world".indexOf('o'); // 4
    "hello world".indexOf('p'); // -1
  • String.split(); 分隔
    如："hello world".split(' '); // ["hello", "world"]
  • String.includes(xx); 检查字符串中是否包含xx
    如："hello world".includes('aa') ; //false
  • String.substr(start，len); 截取
    如："hello world".substr(3,2); // "lo"

5、Boolean对象

这里要介绍一个两种不同的赋值方法下容易出错的地方。

var b1 = false;
var b2 = new Boolean(false);
if(b1) { console.log('b1') } ;
if(b2) { console.log('b2') } ;

///打印结果为 b2

上述代码之中，b1和b2的值都是false，而使用if判断语句，却将b2转化为了true，那是因为b2本身的数据类型是对象，而对象不论是否是空对象，转化成boolean都是true。

6、Object对象

Object对象，两种赋值方法是一样的，没有任何区别。
不过需要注意的是：

var obj1 = {};
var obj2 = {};
obj1 === obj2; // false

上面的代码中，同样都是空数组，但是他们的值是不相等的，因为对象在stack内存中存储的只是其内容在heap内存中的地址，而每个对象的内容在heap内存中的地址是不会一样的，所以对象与对象一般都是不相等的。

7、公有属性 / 原型

那么说了这么多，接下来即将引入原型这个概念。
上面说了四种对象，而他们都有相同的一些属性，比如valueOf，toString等，难道JS每次声明一个对象都要写一次这些方法嘛？答案是否定的，因为真要这么写的话会非常占用内存，所以实际上JS引擎是这么做的：把所有的对象共有的属性全部放在heap内存的一个地方，当需要使用的时候，引用这个对象即可，这么操作就会减少不必要的内存浪费，而这个公有属性，就是传说中的原型。

  • __proto__就是这些公有属性的引用。
  • Object.__proto__指向的就是对象的公有属性。
  • 而比如Number对象、String对象、Boolean对象，他们还有各自独有的公用属性，他们的__proto__指向的就是各自的独有属性，这些独有属性的__proto__指向对象的公有属性。
  • 由此可知obj1.toString === obj2.toString这句话是正确的。
示意图

图中红色的线，就组成了一条原型链。


JS引擎一出来就会把上图的这棵树画好让各个对象来引用。而浏览器一开始就有了原型对象，用Object.prototype指向原型，防止其因为没有对象引用而被回收。

则出现了一些等式：

  • obj.__proto__ === Object.prototype 即对象的__proto__指向Object对象的prototype
  • num.__proto__ === Number.prototype 即数值的__proto__指向Number对象的共有属性
  • num.__proto__.__proto__ === Object.prototype 即Number对象的公有属性的__proto__指向Object对象的公有属性。
  • 其他如Boolean对象、String对象和Number对象同理。

那么__proto__与pprototype到底代表着什么，有什么作用，区别是什么呢，请看下文。

8、__proto__ 与 prototype


上图是我们还没有写代码的时候，浏览器内存中已经构建好了的内容。
由图可知，prototype是浏览器本身就写好的。

当我们写了一句代码var s = new String(' hello ') 以后：


我们创建的对象的__proto__ 会用来指向原有的String对象，使得我们可以调用String对象的公有属性。

于是我们有了以下结论：

  • __proto__ 是某对象公用属性的引用，是为了用户使用其共用属性中的方法而存在的 。
  • prototype 是浏览器写的，本身就存在，是某对象的共同属性的引用，为了不让对象的公用属性因没有被调用而被垃圾回收而存在。

9、一些烧脑的等式

众所周知，var 对象 = new 函数;是JS中很基本的语句，如var str = new String('aaa')，因此就有了下面这句等式：

  • 对象.__proto__ === 函数.prototype ，即对象的__proto__ 指向了构造这个对象的函数的prototype。 因此我们还知道了__proto__ 是对象我的属性，prototype是函数的属性。

于是我们可以根据上述等式做一些推论：

  • 首先我们知道，函数的prototype是对象，这个对象对应的就是最简单的函数Object，所以替换的到下面的式子：
    函数.prototype.__proto__ === Object.prototype

  • 由于函数本身即是函数（最优先视为函数），也是对象，而函数的构造函数是Function ，所以替换得：
    函数.__proto__ === Function.prototype

  • Function即是对象，也是函数，但他优先是个函数，所以将Function替换上面的式子，则变为：
    Function.__proto__ === Function.prototype

  • 而Function.prototype也是对象，是普通的对象，所以其对应的函数使Object，替换得：
    Funciton.prototype.__proto__=== Object.prototype

10、神奇的Function

根据上面的各种推论，我们发现了其中最神奇的东西，Function，他即是函数，也是对象，所以他有函数的prorotype，也有对象的__proto__，所以出现了下图的情况：

即Function.prototype 与Funciton.__proto__互相引用。
另外需要注意的一点：
Object.__proto__ === Function.prototype，因为 Function 是 Object 的构造函数。

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