JavaScript原型與繼承的秘密

JavaScript 的原型與繼承是每一個學習 JavaScript 的同學都會面對的一個問題，也是很多面試的必考題目； 但是經(jīng)常會有一些同學對此一知半解，或者是淺嘗輒止；這是因為很多講解原型與繼承的文章寫的不是那么通俗易懂， 而本文的目的就是一次性的幫助大家把這一系列的知識點梳理清楚；希望我這次能夠做一個好的投球手。

首先我們需要知道的是，JavaScript 是一種動態(tài)語言，本質(zhì)上說它是沒有?Class?(類)的；但是它也需要一種繼承的方式， 那就是原型繼承；JavaScript 對象的一些屬性和方法都是繼承自別的對象。

很多同學對 JavaScript 的原型和繼承不是很理解，一個重要的原因就是大家沒有理解?__proto__?和?prototype?這兩個屬性的意思。 接下來我們先來好好梳理一下這兩個屬性，看看它們存在哪里，代表了什么意義，又有什么作用。

首先來說一下?__proto__?這個屬性吧，我們需要知道的是，除了?null?和?undefined?，?JavaScript?中的所有數(shù)據(jù)類型都有這個屬性； 它表示的意義是：當我們訪問一個對象的某個屬性的時候，如果這個對象自身不存在這個屬性， 那么就從這個對象的?__proto__?(為了方便下面描述，這里暫且把這個屬性稱作?p0?)屬性上面 繼續(xù)查找這個屬性，如果p0上面還存在?__proto__?(p1)屬性的話，那么就會繼續(xù)在p1上面查找響應(yīng)的屬性， 直到查找到這個屬性，或者沒有?__proto__?屬性為止。 我們可以用下面這兩幅圖來表示：

上面這幅圖表示在obj的原型鏈上面找到了屬性名字是a的值

上面這幅圖表示在obj的原型鏈上面沒有找到屬性名字是 a 的值

我們把一個對象的?__proto__?屬性所指向的對象，叫做這個對象的原型；我們可以修改一個對象的原型來讓這個對象擁有某種屬性，或者某個方法。

// 修改一個Number類型的值的原型
const num = 1;
num.__proto__.name = "My name is 1";
console.log(num.name); // My name is 1

// 修改一個對象的原型
const obj = {};
obj.__proto__.name = "dreamapple";
console.log(obj.name); // dreamapple

這里需要特別注意的是，?__proto__?這個屬性雖然被大多數(shù)的瀏覽器支持，但是其實它僅在?ECMAScript 2015 規(guī)范?中被準確的定義， 目的是為了給這個傳統(tǒng)的功能定制一個標準，以確保瀏覽器之間的兼容性。通過使用?__proto__?屬性來修改一個對象的原型是非常慢且影響性能的一種操作。 所以，現(xiàn)在如果我們想要獲取一個對象的原型，推薦使用?Object.getPrototypeOf ?或者?Reflect.getPrototypeOf?，設(shè)置一個對象的原型推薦使用?Object.setPrototypeOf?或者是?Reflect.setPrototypeOf?。

到這里為止，我們來對?__proto__?屬性做一個總結(jié)：

• 存在哪里？ 除了?null?和?undefined?所有其他的JavaScript對象或者原始類型都有這個屬性
• 代表了什么？ 表示了一個對象的原型
• 有什么作用？ 可以獲取和修改一個對象的原型

說完?__proto__?屬性，接下來我們就要好好的來理解一下?prototype?屬性了；首先我們需要記住的是，這個屬性一般只存在于函數(shù)對象上面； 只要是能夠作為構(gòu)造器的函數(shù)，他們都包含這個屬性。也就是說，只要這個函數(shù)能夠通過使用?new?操作符來生成一個新的對象， 那么這個函數(shù)肯定具有?prototype?屬性。因為我們自定義的函數(shù)都可以通過?new?操作符生成一個對象，所以我們自定義的函數(shù)都有?prototype? 這個屬性。

// 函數(shù)字面量
console.log((function(){}).prototype); // {constructor: ?}

// Date構(gòu)造器
console.log(Date.prototype); // {constructor: ?, toString: ?, toDateString: ?, toTimeString: ?, toISOString: ?, …}

// Math.abs 不是構(gòu)造器，不能通過new操作符生成一個新的對象，所以不含有prototype屬性
console.log(Math.abs.prototype); // undefined

那這個prototype屬性有什么作用呢？這個prototype屬性的作用就是：函數(shù)通過使用new操作符生成的一個對象， 這個對象的原型(也就是__proto__)指向該函數(shù)的prototype屬性。 那么一個比較簡潔的表示__proto__和prototype 屬性之間關(guān)系的等式也就出來了，如下所示：

// 其中F表示一個自定義的函數(shù)或者是含有prototype屬性的內(nèi)置函數(shù)
new F().__proto__ === F.prototype // true

我們可以使用下面這張圖來更加形象的表示上面這種關(guān)系：

看到上面等式，我想大家對于?__proto__?和?prototype?之間關(guān)系的理解應(yīng)該會更深一層了。

好，接下來我們對?prototype?屬性也做一個總結(jié)：

• 存在哪里？ 自定義的函數(shù)，或者能夠通過?new?操作符生成一個對象的內(nèi)置函數(shù)
• 代表了什么？ 它表示了某個函數(shù)通過?new?操作符生成的對象的原型
• 有什么作用？ 可以讓一個函數(shù)通過?new?操作符生成的許多對象共享一些方法和屬性

其實到這里為止，關(guān)于JavaScript的原型和繼承已經(jīng)講得差不多了；下面的內(nèi)容是一些基于上面的一些拓展， 可以讓你更好地理解我們上面所說的。

當我們理解了上面的知識點之后，我們就可以對下面的表達式做一個判斷了：

// 因為Object是一個函數(shù)，函數(shù)的構(gòu)造器都是Function
Object.__proto__ === Function.prototype // true

// 通過函數(shù)字面量定義的函數(shù)的__proto__屬性都指向Function.prototype
(function(){}).__proto__ === Function.prototype // true

// 通過對象字面量定義的對象的__proto__屬性都是指向Object.prototype
({}).__proto__ === Object.prototype // true

// Object函數(shù)的原型的__proto__屬性指向null
Object.prototype.__proto__ === null // true

// 因為Function本身也是一個函數(shù)，所以Function函數(shù)的__proto__屬性指向它自身的prototype
Function.__proto__ === Function.prototype // true

// 因為Function的prototype是一個對象，所以Function.prototype的__proto__屬性指向Object.prototype
Function.prototype.__proto__ === Object.prototype // true

如果你能夠把上面的表達式都梳理清楚的話，那么說明你對這部分知識掌握的還是不錯的。

談及JavaScript的原型和繼承，那么我們還需要知道另一個概念；那就是?constructor?，那什么是?constructor?呢？ ?constructor?表示一個對象的構(gòu)造函數(shù)，除了?null?和?undefined?以外，JavaScript中的所有數(shù)據(jù)類型都有這個屬性； 我們可以通過下面的代碼來驗證一下：

null.constructor // Uncaught TypeError: Cannot read property 'constructor' of null ...
undefined.constructor // Uncaught TypeError: Cannot read property 'constructor' of undefined ...

(true).constructor // ? Boolean() { [native code] }
(1).constructor // ? Number() { [native code] }
"hello".constructor // ? String() { [native code] }

我們還可以使用下面的圖來更加具體的表現(xiàn)：

但是其實上面這張圖的表示并不算準確，因為一個對象的constructor屬性確切地說并不是存在這個對象上面的； 而是存在這個對象的原型上面的(如果是多級繼承需要手動修改原型的constructor屬性，見文章末尾的代碼)，我們可以使用下面的代碼來解釋一下：

const F = function() {};
// 當我們定義一個函數(shù)的時候，這個函數(shù)的prototype屬性上面的constructor屬性指向自己本身
F.prototype.constructor === F; // true

下面的圖片形象的展示了上面的代碼所表示的內(nèi)容：

關(guān)于constructor還有一些需要注意的問題，對與JavaScript的原始類型來說，它們的constructor屬性是只讀的，不可以修改。 我們可以通過下面的代碼來驗證一下：

(1).constructor = "something";
console.log((1).constructor); // 輸出 ? Number() { [native code] }

當然，如果你真的想更改這些原始類型的constructor屬性的話，也不是不可以，你可以通過下面的方式來進行修改：

Number.prototype.constructor = "number constructor";
(1).constructor = 1;
console.log((1).constructor); // 輸出 number constructor

當然上面的方式我們是不推薦你在真實的開發(fā)中去使用的，接下來，我會使用一些代碼來把今天講解的知識再大致的回顧一下：

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

Animal.prototype.setName = function(name) {
  this.name = name;
};
Animal.prototype.getName = function(name) {
  return this.name;
};

function Dog(name, breed) {
  Animal.call(this, name);
  this.breed = breed;
}

Dog.prototype = Object.create(Animal.prototype);

// 因為上面的語句將我們原來的prototype的指向修改了，所以我們要重新定義Dog的prototype屬性的constructor屬性
Reflect.defineProperty(Dog.prototype, "constructor", {
  value: Dog,
  enumerable: false, // 不可枚舉
  writable: true
});

const animal = new Animal("potato");
console.log(animal.__proto__ === Animal.prototype); // true
console.log(animal.constructor === Animal); // true
console.log(animal.name); // potato

const dog = new Dog("potato", "labrador");
console.log(dog.name); // potato
console.log(dog.breed); // labrador
console.log(dog.__proto__ === Dog.prototype); // true
console.log(dog.constructor === Dog); // true

推薦好課：JavaScript微課，ES6微課