深入理解JS原型链与继承

深入理解JS原型链与继承

    我觉得阅读精彩的文章是提升自己最快的方法,而且我发现人在不同阶段看待同样的东西都会有不同的收获,有一天你看到一本好书或者好的文章,请记得收藏起来,隔断时间再去看看,我想应该会有很大的收获。其实今天要讨论的主题,有许多人写过许多精彩的文章,但是今天我还是想把自己的理解的知识记录下来。我在学习掌握JS原型链和继承的时候,就是看得@阮一峰老师的写的文章,觉得他写的技术类的文章都容易让理解,简明概要,又好理解。他是我学习JS路程里面一个比较佩服的导师,昨天重新看了他写的《Javascript 面向对象编程》第二部分和第三部份,这次的阅读的收获比以往都要多。同时也发现阮老师实现继承的方法还是有些缺陷,希望我修正后的继承能让更多人对JS有更深的理解。接下来我们从最基本的东西讲到最难的,希望能帮助大家更好的理解。


原型写法和用法

function Cat(){
    this.Color = "black";
    this.eat = function(){
    	alert("吃老鼠");
    };
}
Cat.prototype.A = function(){
	alert("Cat A");
};
Cat.prototype.B = function(){
	alert("Cat B");
};
var cat1 = new Cat();
cat1.eat(); //吃老鼠
cat1.A(); //Cat A

DEMO

上面这种写法是我们熟知的工厂模式,这种模式我觉得应该算是标准的原型写法。但是一般我不会使用这种写法,我会用直接量来写实现上面的方法,因为使用函数封装方法我个人感觉是很危险的,因为函数写法相当于是一个全局方法,他的执行顺序也是优先级最高的,这种方法不利于在大的项目中管理,所以一般用直接量,直接量最大的好处是只有当代码执行到这段代码后才会开始运行。接下来我们修改下上面的代码:

var Cat = function(){
    this.Color = "black";
    this.eat = function(){
    	alert("吃老鼠");
    };
}
Cat.prototype.A = function(){
	alert("Cat A");
};
Cat.prototype.B = function(){
	alert("Cat B");
};
var cat1 = new Cat();
cat1.eat(); //吃老鼠
cat1.A(); //Cat A

DEMO


使用原型扩展提高性能

可能很多人会无法理解为什么我们要通过prototype来输入方法,也听过看过很多人说直接使用函数的效率是最低的,但是不知道原理。其实我们拿上面的案例做个简单的实验你或许就能懂了:

var Cat = function(){
    this.Color = "black";
    this.Eat = function(){
    	alert("吃老鼠");
    };
}
Cat.prototype.A = function(){
	alert("Cat A");
};
Cat.prototype.B =  function(){
	alert("Cat B");
}
var cat1 = new Cat();
var cat2 = new Cat();
alert(cat1.Eat == cat2.Eat) // false
alert(cat1.A == cat2.A) // true

DEMO

看到结果是否很震惊,EatA方法都是Cat对象里面的,为什么两个实例一对比会产生不同的结果呢?在JS原型链中,通过prototype声明的方法会被存入内存中,不管我们实例化多少次Cat访问通过prototype扩展的A或者B方法,他们都是去读取同一个内存,但是Cat自身的属性和方法却不是这样,而是每次都会跟着实例化,如果该对象被频繁调用,那将会占用大量的内存,这就是为什么我们用prototype来扩展我们对象的属性和方法。


构造函数

上面这两种写法都是标准的原型写法,每个原型都有一个构造函数,每个原型的实例也都有一个构造函数。这个知识点非常的关键,这个构造函数你可以理解为和我们的身份证一样,每个原型构造函数都是唯一的,我们不能随意的去改变他们的身份证。我们来检测下上面的代码的构造函数。

var Cat = function(){
    this.Color = "black";
    this.Eat = function(){
    	alert("吃老鼠");
    };
}
Cat.prototype.A = function(){
	alert("Cat A");
};
Cat.prototype.B = function(){
	alert("Cat B");
};
var cat1 = new Cat();
console.log(Cat.prototype.constructor == Cat); //true
console.log(cat1.constructor == Cat); //true
console.log(cat1.constructor == Cat.prototype.constructor); //true

    可能看到上面的有些人会说,你不是说每个构造函数都是一个身份证吗?为啥cat1的构造函数和Cat构造函数一样呢,坑爹吧。别急,这就是JS这门有趣的原因之一,cat1我们专业名词称它是Cat的实例,他们的构造函数是共享的。你也可以把cat1理解为Cat的一个复制品,或者说克隆人。我们可以无限复制Cat出来。

var cat1 = new Cat();
cat1.Eat(); //吃老鼠
var cat2 = new Cat();
cat2.Eat(); //吃老鼠

Cat的复制品的构造函数是都指向Cat本身的,记住这点。


原型继承

    我觉得要正真理解原型链就需要先理解原型继承的原理,理解了如何继承,基本上你就对原型链掌握很深了。我们来实现一个简单的原型继承,我通过阮老师的文章中写的直接继承prototype来实现继承,修改上面的代码:

var Cat = function(){
    this.Color = "black";
    this.Eat = function(){
    	alert("吃老鼠");
    };
}
Cat.prototype.A = function(){
	alert("Cat A");
};
Cat.prototype.B = function(){
	alert("Cat B");
};
var Dog = function(){
	this.Weight = "30";
}
Dog.prototype = Cat.prototype;
console.log(Dog.prototype.constructor == Cat); // true
var dog1 = new Dog();
dog1.A(); // Cat A
dog1.B(); // Cat B

上面的代码,我设置了一个Dog来继承Cat,我们使用prototype来实现继承,实际继承成功了,Dog的实例dog1调用了Cat里面的prototype的A和B方法。但是这里出了一个小问题,通过prototype继承导致了Dog的构造函数发生了改变,导致它指向了Cat,这就是我们代码中console输出的原因。我们上面说过每个原型都有一个自己的独立的构造函数,我们却改变了它,这样会导致原型混乱,所以我们必须把Dog的构造函数指回Dog本身。所以修改下代码:

var Cat = function(){
    this.Color = "black";
    this.Eat = function(){
    	alert("吃老鼠");
    };
}
Cat.prototype.A = function(){
	alert("Cat A");
};
Cat.prototype.B = function(){
	alert("Cat B");
};
var Dog = function(){
	this.Weight = "30";
}
Dog.prototype = Cat.prototype;
Dog.prototype.constructor = Dog;
console.log(Dog.prototype.constructor == Cat); // false
console.log(Cat.prototype.constructor == Dog); // true
var dog1 = new Dog();
dog1.A(); // Cat A
dog1.B(); // Cat B

上面我通过Dog.prototype.constructor = Dog;这句话把Dog构造函数指回自己了,但是坑爹的是这样做之后,原先的Cat的构造函数也被改变成了Dog,唉,这是要闹哪样,完全坑爹,所以这种继承方式也是失败的,但是我们已经接近成功了,阮老师后面提出了利用空对象作为中介来继承。好的的直接上代码:

var Cat = function(){
    this.Color = "black";
    this.Eat = function(){
    	alert("吃老鼠");
    };
}
Cat.prototype.A = function(){
	alert("Cat A");
};
Cat.prototype.B = function(){
	alert("Cat B");
};
var Dog = function(){
	this.Weight = "30";
}

var Fn = function(){};
Fn.prototype = Cat.prototype;
Dog.prototype = new Fn();
Dog.prototype.constructor = Dog;
console.log(Dog.prototype.constructor == Dog); // true
console.log(Cat.prototype.constructor == Cat); // true
var dog1 = new Dog();
dog1.A(); // Cat A
dog1.B(); // Cat B

DEMO

这下实现完美的继承了,上面是我根据阮老师的提供的方式实现的一个继承,Dog不止继承了Cat里面的prototype的方法,而且构造函数还是指回自己,Cat的构造函数也没被篡改。貌似非常完美的继承。但.....


prototype继承缺陷

    上面的通过原型继承看起来很完美,但是还是有缺陷,并不是说@阮老师的方法有问题,他的继承方法是没问题的,但是只能针对空对象继承。

    

    实际上通过prototype继承,他只能继承对象通过prototype的属性和方法,他无法继承对象本身的属性,举个例子:

var Cat = function(){
    this.Color = "black";
    this.Eat = function(){
    	alert("吃老鼠");
    };
}
Cat.prototype.A = function(){
	alert("Cat A");
};
Cat.prototype.B = function(){
	alert("Cat B");
};
var Dog = function(){
	this.Weight = "30";
}
var Fn = function(){};
Fn.prototype = Cat.prototype;
Dog.prototype = new Fn();
Dog.prototype.constructor = Dog;
console.log(Dog.prototype.constructor == Dog); // true
console.log(Cat.prototype.constructor == Cat); // true
var dog1 = new Dog();
dog1.A(); // Cat A
dog1.B(); // Cat B
console.log(dog1.Color);//undefined
dog1.Eat();//has no method 'Eat'

我们在之前的代码里面调用了我们继承Cat的方法和属性,但是只有Cat里面的AB方法被调用成功了,但是Cat的自身属性里面的ColorEat方法都没调用成功,说明咱们根本没有继承到他自身的属性,只继承了通过prototype扩展的方法,这就是JS原型链的奇特现象之一,这种原型继承的缺陷貌似阮一峰老师也没发现。


所以我针对上面的方法做了些修改:

var Cat = function(){
    this.Color = "black";
    this.Eat = function(){
    	alert("吃老鼠");
    };
}
Cat.prototype.A = function(){
	alert("Cat A");
};
Cat.prototype.B = function(){
	alert("Cat B");
};
var Dog = function(){
	this.Weight = "30";
}
Dog.prototype = new Cat();
Dog.prototype.constructor = Dog;
console.log(Dog.prototype.constructor == Dog); // true
console.log(Cat.prototype.constructor == Cat); // true
var dog1 = new Dog();
alert(Dog.Weight);// 30
dog1.A(); // Cat A
dog1.B(); // Cat B
alert(dog1.Color);//black
dog1.Eat();//吃老鼠

DEMO

上面的我将继承者Dog的原型直接指向了Cat的实例,然后再将Dog的构造函数指回本身,这样就可以实现完整的继承了,Dog不仅仅继承了Catprototype而已还继承了Cat本身自带的属性和方法。在上面中我们知道Cat的实例cat1其实就是包含了Cat所有的属性和方法,他不会区分你是不是在原型中的方法还是在自身中的方法,都会完全被复制到实例中,所以我们直接去继承实例,这样子就可以直接获取到Cat中所有的方法和属性。而且直接继承实例我感觉也更加安全且高效,因为不去直接操作原型本身,只是操作原型实例。


通过深拷贝实现完美继承

其实上面的方法离完美的继承方式还是存在着一个缺陷的。我们的的继承者Dog如果他现在里面存在着原型方法的时候,我们又想让她保留现在的原型方法情况下,还可以去继承Cat里面的所有方法怎么办,用上面的方法是无法实现的,请看代码:

var Cat = function(){
    this.Color = "black";
    this.Eat = function(){
    	alert("吃老鼠");
    };
}
Cat.prototype ={
	A:function(){
		alert("Cat A");
	},
	B:function(){
		alert("Cat B");
	}
}
var Dog = function(){
	this.Weight = "30";
}
Dog.prototype.testDog = function(){
	alert("test Dog");
}

Dog.prototype = new Cat();
Dog.prototype.constructor = Dog;

var dog1 = new Dog();
alert(dog1.Weight);//30
dog1.testDog();//has no method 'testDog'

看上面的代码,我只是在继承者Dog的原型里面添加了一个testDog的方法,然后Dog用我们上面的方法去继承Cat后,Dog自身的属性Weight在继承Cat的过程中也被保留下来了,但是Dog存在原型链中的testDog却在继承过程中被干掉了,无言,心碎。这个时候我想到了阮一峰老师的拷贝继承,他的拷贝继承依然是存在的缺陷,但是我直接改进了他的方法,那样实现了完美的继承:

var Cat = function(){
    this.Color = "black";
    this.Eat = function(){
    	alert("吃老鼠");
    };
}
Cat.prototype.A = function(){
	alert("Cat A");
};
Cat.prototype.B =  function(){
	alert("Cat B");
}
var Dog = function(){
	this.Weight = "30";
}
Dog.prototype.testDog = function(){
	alert("test Dog");
}

var extend = function(Child,Parent){
	var p = new Parent();
	var c = Child.prototype;
	for (var i in p) {
		c[i] = p[i];
	}
	c.uber = p;
}
//用我们写好的继承方法执行继承
extend(Dog,Cat);
var dog1 = new Dog();
dog1.A(); // Cat A
dog1.Eat(); // 吃老鼠
dog1.testDog(); // test Dog
alert(dog1.Weight); // 30

DEMO

其实上面我们extend方法中我只是通过了for..in去遍历Cat生成的实例中的所有属性和方法,然后将这些值复制到我们的Dog中,这样子就可以实现保留本身属性又继承,这种方法是应该算是最优的解决方法。


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