类的 prototype 属性和__proto__属性

前段时间接触到了 prototype 属性和proto属性,查了很多资料都理解不了他们的真正含义及用法,都像是在死记。不明白这个属性到底是干嘛的,为什么会有这个属性。后来看到阮一峰的一篇“Javascript继承机制的设计思想”分章才恍然大悟。

一、从古代说起

要理解Javascript的设计思想,必须从它的诞生说起。
1994年,网景公司(Netscape)发布了Navigator浏览器0.9版。这是历史上第一个比较成熟的网络浏览器,轰动一时。但是,这个版本的浏览器只能用来浏览,不具备与访问者互动的能力。比如,如果网页上有一栏"用户名"要求填写,浏览器就无法判断访问者是否真的填写了,只有让服务器端判断。如果没有填写,服务器端就返回错误,要求用户重新填写,这太浪费时间和服务器资源了。
因此,网景公司急需一种网页脚本语言,使得浏览器可以与网页互动。工程师Brendan Eich负责开发这种新语言。他觉得,没必要设计得很复杂,这种语言只要能够完成一些简单操作就够了,比如判断用户有没有填写表单。
1994年正是面向对象编程(object-oriented programming)最兴盛的时期,C++是当时最流行的语言,而Java语言的1.0版即将于第二年推出,Sun公司正在大肆造势。
Brendan Eich无疑受到了影响,Javascript里面所有的数据类型都是对象(object),这一点与Java非常相似。但是,他随即就遇到了一个难题,到底要不要设计"继承"机制呢?

二、Brendan Eich的选择

如果真的是一种简易的脚本语言,其实不需要有"继承"机制。但是,Javascript里面都是对象,必须有一种机制,将所有对象联系起来。所以,Brendan Eich最后还是设计了"继承"。

但是,他不打算引入"类"(class)的概念,因为一旦有了"类",Javascript就是一种完整的面向对象编程语言了,这好像有点太正式了,而且增加了初学者的入门难度。

他考虑到,C++和Java语言都使用new命令,生成实例。
C++的写法是:

ClassName *object = new ClassName(param);

Java的写法是:

Foo foo = new Foo();

因此,他就把new命令引入了Javascript,用来从原型对象生成一个实例对象。但是,Javascript没有"类",怎么来表示原型对象呢?
这时,他想到C++和Java使用new命令时,都会调用"类"的构造函数(constructor)。他就做了一个简化的设计,在Javascript语言中,new命令后面跟的不是类,而是构造函数。
举例来说,现在有一个叫做DOG的构造函数,表示狗对象的原型。

function DOG(name){
    this.name = name;
  }

对这个构造函数使用new,就会生成一个狗对象的实例。

 var dogA = new DOG('大毛');
  alert(dogA.name); // 大毛

三、new运算符的缺点
用构造函数生成实例对象,有一个缺点,那就是无法共享属性和方法。

比如,在DOG对象的构造函数中,设置一个实例对象的共有属性species。

function DOG(name){
    this.name = name;
    this.species = '犬科';
  }

然后,生成两个实例对象:

var dogA = new DOG('大毛');
var dogB = new DOG('二毛');

这两个对象的species属性是独立的,修改其中一个,不会影响到另一个。

dogA.species = '猫科';
  alert(dogB.species); // 显示"犬科",不受dogA的影响

每一个实例对象,都有自己的属性和方法的副本。这不仅无法做到数据共享,也是极大的资源浪费。

四、prototype属性的引入

考虑到这一点,Brendan Eich决定为构造函数设置一个prototype属性。
这个属性包含一个对象(以下简称"prototype对象"),所有实例对象需要共享的属性和方法,都放在这个对象里面;那些不需要共享的属性和方法,就放在构造函数里面。
实例对象一旦创建,将自动引用prototype对象的属性和方法。也就是说,实例对象的属性和方法,分成两种,一种是本地的,另一种是引用的。
还是以DOG构造函数为例,现在用prototype属性进行改写:

function DOG(name){
  this.name = name;
}
  DOG.prototype = { species : '犬科' };
  var dogA = new DOG('大毛');
  var dogB = new DOG('二毛');
  alert(dogA.species); // 犬科
  alert(dogB.species); // 犬科

现在,species属性放在prototype对象里,是两个实例对象共享的。只要修改了prototype对象,就会同时影响到两个实例对象。

DOG.prototype.species = '猫科';
alert(dogA.species); // 猫科
alert(dogB.species); // 猫科

五、总结

由于所有的实例对象共享同一个prototype对象,那么从外界看起来,prototype对象就好像是实例对象的原型,而实例对象则好像"继承"了prototype对象一样。
现在在让我们来复习一下构造函数

function Person(name, age, job) {
 this.name = name;
 this.age = age;
 this.job = job;
}
var person1 = new Person('张三', 20, '老师');
var person2 = new Person('李四', 22, '会计');

上面的例子中 person1 和 person2 都是 Person 的实例。这两个实例都有一个 constructor (构造函数)属性,该属性(是一个指针)指向 Person。 即:

console.log(person1.constructor == Person); //true
 console.log(person2.constructor == Person); //true

我们要记住两个概念(构造函数,实例):
person1 和 person2 都是 构造函数 Person 的实例
我们要记住:实例的构造函数属性(constructor)指向构造函数。

什么是原型链?

JavaScript 中的对象,有一个特殊的 [[prototype]] 属性, 其实就是对于其他对象的引用(委托)。当我们在获取一个对象的属性时,就会顺着protp属性往上在构造函数的prototype找,找到了就停止,没找到继续往上到Object.prototype找,再没找到就到null了,自然也找不到就只能返回undifined,这种链式的引用就是原型链,通过原型链实现继承还是很方便的。
参照原型链关系示意图,查看如下结论
1、每个函数都有一个原型属性 prototype 对象。 eg.函数A就有一个原型属性prototype,A.prototype

  1. 每个原型对象都有一个 constructor 属性指向关联的构造函数。如:原型对象a有一个constructor属性指向构造函数A。a.constructor ==A//true
    3、原型链顶层:Object.proto == null
原型链关系示意图
var A = function() {};var a = new A();console.log(a.__proto__); 
 // A {};  实例对象a的原型是构造器A的原型对象console.log(a.__proto__.__proto__); 
 // Object {} 构造器A的原型是function Object的原型对象console.log(a.__proto__.__proto__.__proto__);  // null
a.__proto__ === A.prototype//true

对象的隐式原型的值为其对应构造函数的显式原型的值


image.png


看完这张图,我再来解释下什么是原型链吧。其实原型链就是多个对象通过 proto 的方式连接了起来。为什么 obj 可以访问到 valueOf 函数,就是因为 obj 通过原型链找到了 valueOf 函数。

对于这一小节的知识点,总结起来就是以下几点:
Function引擎创建的,觉得不需要给它prototype属性
Object也是引擎创建的
Object 是所有对象的爸爸,所有对象都可以通过 proto 找到它
Function 是所有函数的爸爸,所有函数都可以通过 proto 找到它
函数的 prototype 是一个对象
对象的 proto 属性指向原型, proto 将对象和原型连接起来组成了原型链

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