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前端开发 / JavaScript 原型

JavaScript 原型

JavaScript 常被描述为一种基于原型的语言 (prototype-based language)——每个对象拥有一个原型对象,对象以其原型为模板、从原型继承方法和属性。原型对象也可能拥有原型,并从中继承方法和属性,一层一层、以此类推。这种关系常被称为原型链 (prototype chain),它解释了为何一个对象会拥有定义在其他对象中的属性和方法。(MDN)

每个对象都有一个标签,这个标签指向他的原型对象,对象基于一种机制,可以访问到原型对象上的属性。

在标准中,一个对象的原型是使用 [[prototype]] 表示的,chrome 对其的实现是使用 __proto__ 属性表示。

1. 什么是原型

1.1 属性的访问机制

在 JavaScript 中,除了几种基础类型,剩下的几乎都是对象。

当我们使用对象自面量创建一个对象的时候,可以访问到对象的 toString 方法。

var obj = { empty: true };

console.log(obj.toString()); // 输出:[object Object]

在书写这个自面量的时候,并没有提供 toString 这个方法,却可以被成功调用。

这就涉及到了原型。

当在访问一个对象的属性时,如果当前对象没有这个属性,就会继续往这个对象的原型对象上去找这个属性。

如果原型对象上没有这个属性,则继续从这个 对象 的 原型对象 的 原型对象 找这个属性。

这就是属性查找的机制,直到查到原型的末端,也就是 null ,就会停止查找,这个时候已经确定没有这个属性了,就会返回 undefined

例子中的变量 obj 的原型可以通过 __proto__ 访问。

var obj = { empty: true };

console.log(obj.__proto__);

在输出的原型对象中可以找到 toString 方法。

图片描述

可以通过相等运算符来判断调用的 toString 方法是不是原型上的方法。

var obj = { empty: true };

console.log(
  obj.toString === obj.__proto__.toString,
); // 输出:true

1.2 原型是怎么出现在一个对象上的

到这里有个问题,到底什么是原型,原型是怎么来的。

首先看一段代码:

function Point(x, y) {
  this.x = x;
  this.y = y;
}

var point = new Point(1, 2);

console.log(point.__proto__);

图片描述

这样打印出来的 point 的原型对象,除了 constructor__proto__ 属性,就什么都没有了。

接下来做个改写:

function Point(x, y) {
  this.x = x;
  this.y = y;
}

Point.prototype.info = function() {
  console.log('x: ' + this.x + ', y: ' + this.y);
};

var point = new Point(1, 2);

point.info(); // 输出:"x: 1, y: 2"

console.log(point.__proto__);

图片描述

这样输出的 point 的原型对象,就具有了一个 info 方法。

从这就可以看出对象的原型,和他的构造函数的 prototype 属性是有关的。

所有函数都具有一个 prototype 属性,翻译过来也是 原型的意思

当一个函数作为构造函数被调用的时候,就会把这个函数的 prototype 属性,作为构造函数生成的对象的原型。

使用相等运算符,就可以验证上面这个规则:

console.log(
  point.__proto__ === Point.prototype,
); // 输出:true

这就是一个对象原型的由来。

如果要知道对象由哪个构造函数生成,可以从 constructor 属性获取到,原型对象的 constructor 属性则指向这个原型所处的函数。

这一点也可以由相等运算符验证,point 对象的 constructor 属性和其原型对象下的 constructor 应该都指向同一个,也就是 Point 函数。

console.log(
  point.constructor === point.__proto__.constructor, // 输出:true
  point.constructor === Point, // 输出:true
  point.__proto__.constructor === Point, // 输出:true
);

事实上对象的 constructor 属性就是直接从原型上继承的。

图片描述

1.3 原型链

前面有提到访问对象属性的机制。

function Point(x, y) {
  this.x = x;
  this.y = y;
}

var point = new Point(1, 2);

console.log(point.toString());

假如要访问 point 对象的 toString 方法,首先会去 point 类里找,很显然是没有这个方法的。

然后回去 point 类的原型对象上找,也就是 Point 函数的 prototype 属性上,很显然也是没有的。

然后会再往上一层找,也就是找到了 Point.prototype.__proto__ 上 (等同于 point.__proto__.__proto__),这个时候就找到了 toString,随后被返回并且调用。

Point.prototype.__proto__ 其实就是 Object.prototype

console.log(
  Point.prototype.__proto__ === Object.prototype,
); // 输出:true

假如检查到 Object.prototype 还没有目标属性,则在往上就找不到了,因为 Object.prototype.__proto__null

也就是说原型查找的末端是 null,碰到 null 就会终止查找。

这些原型环环相扣,就形成了原型链

有些同学会有疑问,为什么 Point.prototype 的原型是 Object.prototype。其实 Point.prototype 也是一个对象,可以理解成这个对象是通过 new Object 创建的,所以原型自然是 Object.prototype

图片描述

2. proto 属性

Chrome浏览器 下通过访问对象的 __proto__ 属性可以取到对象的原型对象,这是所有对象都具备的属性。

var date = new Date();

console.log(date.__proto__);

__proto__ 具有兼容性问题,因此开发中尽量不要使用到,他不在 ES6 之前的标准中,但是许多旧版浏览器也对他进行了实现。

ES6__proto__ 属性 被定制成了规范。

3. Object.getPrototypeOf 方法

由于 __proto__ 存在一定兼容性的问题,可以使用 Object.getPrototypeOf 方法代替 __ptoto__ 属性。

var date = new Date();

var dateProto = Object.getPrototypeOf(date);

console.log(dateProto);
console.log(dateProto === date.__proto__); // 输出:true

4. JavaScript 中没有类

JavaScript 中是没有类的概念的。

有其他面向对象开发经验的同学可能会被 new 关键字误导。

JavaScript 中采用的是原型的机制,很多文献会称其为 原型代理,但个人认为对于初学者使用 原型继承 的方式会更好理解一点,日常讨论中其实是一个意思,不需要过多纠正其说法。

原型是两种不同的机制。

有关于类的内容,篇幅很大,如果不熟悉但又感兴趣,可以尝试着接触一下其他面向对象的语言,如 PythonJavaC++

ES6 提供了 class 关键字,引入了一些类相关的概念,但其底层运行机制依然是原型这一套,所以即便是有了 class 关键字来帮助开发者提升开发体验,但其本质依然不是类,只是一种原型写法的语法糖。

5. 小结

原型的概念至关重要,利用原型的机制可以开发出更加灵活的 JavaScript 应用。

利用原型,可以很好的复用一些代码,虽然在 JavaScript 中没有类,但是我们可以利用原型这个特性来模拟类的实现,达到继承、多态、封装的效果,实现代码逻辑的复用,同时可以更好的组织代码结构。