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docs(oop): add prototype
This commit is contained in:
ruanyf
@@ -36,5 +36,6 @@
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- oop/: 面向对象编程
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- oop/new.md: 实例对象与 new 命令
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- oop/this.md: this 关键字
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- oop/prototype.md: 对象的继承
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- advanced/: 高级语法
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- advanced/strict.md: 严格模式
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334
docs/oop/prototype.md
Normal file
334
docs/oop/prototype.md
Normal file
@@ -0,0 +1,334 @@
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# 对象的继承
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面向对象编程很重要的一个方面，就是对象的继承。A 对象通过继承 B 对象，就能直接拥有 B 对象的所有属性和方法。这对于代码的复用是非常有用的。
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大部分面向对象的编程语言，都是通过“类”（class）来实现对象的继承。JavaScript 语言的继承则是通过“原型对象”（prototype）。
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## 原型对象概述
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### 构造函数的缺点
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JavaScript 通过构造函数生成新对象，因此构造函数可以视为对象的模板。实例对象的属性和方法，可以定义在构造函数内部。
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```javascript
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function Cat (name, color) {
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this.name = name;
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this.color = color;
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}
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var cat1 = new Cat('大毛', '白色');
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cat1.name // '大毛'
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cat1.color // '白色'
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```
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上面代码中，`Cat`函数是一个构造函数，函数内部定义了`name`属性和`color`属性，所有实例对象（上例是`cat1`）都会生成这两个属性，即这两个属性会定义在实例对象上面。
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通过构造函数为实例对象定义属性，虽然很方便，但是有一个缺点。同一个构造函数的多个实例之间，无法共享属性，从而造成对系统资源的浪费。
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```javascript
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function Cat(name, color) {
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this.name = name;
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this.color = color;
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this.meow = function () {
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console.log('喵喵');
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};
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}
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var cat1 = new Cat('大毛', '白色');
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var cat2 = new Cat('二毛', '黑色');
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cat1.meow === cat2.meow
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// false
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```
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上面代码中，`cat1`和`cat2`是同一个构造函数的两个实例，它们都具有`meow`方法。由于`meow`方法是生成在每个实例对象上面，所以两个实例就生成了两次。也就是说，每新建一个实例，就会新建一个`meow`方法。这既没有必要，又浪费系统资源，因为所有`meow`方法都是同样的行为，完全应该共享。
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这个问题的解决方法，就是 JavaScript 的原型对象（prototype）。
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### prototype 属性的作用
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JavaScript 继承机制的设计思想就是，原型对象的所有属性和方法，都能被实例对象共享。也就是说，如果属性和方法定义在原型上，那么所有实例对象就能共享，不仅节省了内存，还体现了实例对象之间的联系。
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下面，先看怎么为对象指定原型。JavaScript 规定，每个函数都有一个`prototype`属性，指向一个对象。
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```javascript
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function f() {}
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typeof f.prototype // "object"
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```
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上面代码中，函数`f`默认具有`prototype`属性，指向一个对象。
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对于普通函数来说，该属性基本无用。但是，对于构造函数来说，生成实例的时候，该属性会自动成为实例对象的原型。
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```javascript
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function Animal(name) {
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this.name = name;
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}
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Animal.prototype.color = 'white';
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var cat1 = new Animal('大毛');
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var cat2 = new Animal('二毛');
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cat1.color // 'white'
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cat2.color // 'white'
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```
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上面代码中，构造函数`Animal`的`prototype`属性，就是实例对象`cat1`和`cat2`的原型对象。原型对象上添加一个`color`属性，结果，实例对象都共享了该属性。
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原型对象的属性不是实例对象自身的属性。只要修改原型对象，变动就立刻会体现在**所有**实例对象上。
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```javascript
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Animal.prototype.color = 'yellow';
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cat1.color // "yellow"
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cat2.color // "yellow"
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```
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上面代码中，原型对象的`color`属性的值变为`yellow`，两个实例对象的`color`属性立刻跟着变了。这是因为实例对象其实没有`color`属性，都是读取原型对象的`color`属性。也就是说，当实例对象本身没有某个属性或方法的时候，它会到原型对象去寻找该属性或方法。这就是原型对象的特殊之处。
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如果实例对象自身就有某个属性或方法，它就不会再去原型对象寻找这个属性或方法。
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```javascript
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cat1.color = 'black';
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cat1.color // 'black'
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cat2.color // 'yellow'
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Animal.prototype.color // 'yellow';
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```
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上面代码中，实例对象`cat1`的`color`属性改为`black`，就使得它不再去原型对象读取`color`属性，后者的值依然为`yellow`。
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总结一下，原型对象的作用，就是定义所有实例对象共享的属性和方法。这也是它被称为原型对象的原因，而实例对象可以视作从原型对象衍生出来的子对象。
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```javascript
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Animal.prototype.walk = function () {
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console.log(this.name + ' is walking');
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};
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```
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上面代码中，`Animal.prototype`对象上面定义了一个`walk`方法，这个方法将可以在所有`Animal`实例对象上面调用。
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### 原型链
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JavaScript 规定，所有对象都有自己的原型对象（prototype）。一方面，任何一个对象，都可以充当其他对象的原型；另一方面，由于原型对象也是对象，所以它也有自己的原型。因此，就会形成一个“原型链”（prototype chain）：对象到原型，再到原型的原型……
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如果一层层地上溯，所有对象的原型最终都可以上溯到`Object.prototype`，即`Object`构造函数的`prototype`属性。也就是说，所有对象都继承了`Object.prototype`的属性。这就是所有对象都有`valueOf`和`toString`方法的原因，因为这是从`Object.prototype`继承的。
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那么，`Object.prototype`对象有没有它的原型呢？回答是`Object.prototype`的原型是`null`。`null`没有任何属性和方法，也没有自己的原型。因此，原型链的尽头就是`null`。
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```javascript
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Object.getPrototypeOf(Object.prototype)
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// null
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```
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上面代码表示，`Object.prototype`对象的原型是`null`，由于`null`没有任何属性，所以原型链到此为止。`Object.getPrototypeOf`方法返回参数对象的原型，具体介绍请看后文。
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读取对象的某个属性时，JavaScript 引擎先寻找对象本身的属性，如果找不到，就到它的原型去找，如果还是找不到，就到原型的原型去找。如果直到最顶层的`Object.prototype`还是找不到，则返回`undefined`。如果对象自身和它的原型，都定义了一个同名属性，那么优先读取对象自身的属性，这叫做“覆盖”（overriding）。
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注意，一级级向上，在整个原型链上寻找某个属性，对性能是有影响的。所寻找的属性在越上层的原型对象，对性能的影响越大。如果寻找某个不存在的属性，将会遍历整个原型链。
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举例来说，如果让构造函数的`prototype`属性指向一个数组，就意味着实例对象可以调用数组方法。
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```javascript
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var MyArray = function () {};
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MyArray.prototype = new Array();
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MyArray.prototype.constructor = MyArray;
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var mine = new MyArray();
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mine.push(1, 2, 3);
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mine.length // 3
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mine instanceof Array // true
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```
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上面代码中，`mine`是构造函数`MyArray`的实例对象，由于`MyArray.prototype`指向一个数组实例，使得`mine`可以调用数组方法（这些方法定义在数组实例的`prototype`对象上面）。最后那行`instanceof`表达式，用来比较一个对象是否为某个构造函数的实例，结果就是证明`mine`为`Array`的实例，`instanceof`运算符的详细解释详见后文。
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上面代码还出现了原型对象的`contructor`属性，这个属性的含义下一节就来解释。
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### constructor 属性
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`prototype`对象有一个`constructor`属性，默认指向`prototype`对象所在的构造函数。
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```javascript
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function P() {}
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P.prototype.constructor === P // true
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```
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由于`constructor`属性定义在`prototype`对象上面，意味着可以被所有实例对象继承。
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```javascript
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function P() {}
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var p = new P();
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p.constructor === P // true
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p.constructor === P.prototype.constructor // true
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p.hasOwnProperty('constructor') // false
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```
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上面代码中，`p`是构造函数`P`的实例对象，但是`p`自身没有`constructor`属性，该属性其实是读取原型链上面的`P.prototype.constructor`属性。
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`constructor`属性的作用是，可以得知某个实例对象，到底是哪一个构造函数产生的。
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```javascript
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function F() {};
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var f = new F();
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f.constructor === F // true
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f.constructor === RegExp // false
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```
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上面代码中，`constructor`属性确定了实例对象`f`的构造函数是`F`，而不是`RegExp`。
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另一方面，有了`constructor`属性，就可以从一个实例对象新建另一个实例。
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```javascript
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function Constr() {}
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var x = new Constr();
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var y = new x.constructor();
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y instanceof Constr // true
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```
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上面代码中，`x`是构造函数`Constr`的实例，可以从`x.constructor`间接调用构造函数。这使得在实例方法中，调用自身的构造函数成为可能。
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```javascript
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Constr.prototype.createCopy = function () {
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return new this.constructor();
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};
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```
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上面代码中，`createCopy`方法调用构造函数，新建另一个实例。
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`constructor`属性表示原型对象与构造函数之间的关联关系，如果修改了原型对象，一般会同时修改`constructor`属性，防止引用的时候出错。
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```javascript
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function Person(name) {
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this.name = name;
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}
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Person.prototype.constructor === Person // true
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Person.prototype = {
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method: function () {}
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};
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Person.prototype.constructor === Person // false
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Person.prototype.constructor === Object // true
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```
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上面代码中，构造函数`Person`的原型对象改掉了，但是没有修改`constructor`属性，导致这个属性不再指向`Person`。由于`Person`的新原型是一个普通对象，而普通对象的`contructor`属性指向`Object`构造函数，导致`Person.prototype.constructor`变成了`Object`。
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所以，修改原型对象时，一般要同时修改`constructor`属性的指向。
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```javascript
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// 坏的写法
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C.prototype = {
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method1: function (...) { ... },
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// ...
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};
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// 好的写法
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C.prototype = {
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constructor: C,
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||||
method1: function (...) { ... },
|
||||
// ...
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||||
};
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// 更好的写法
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C.prototype.method1 = function (...) { ... };
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```
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上面代码中，要么将`constructor`属性重新指向原来的构造函数，要么只在原型对象上添加方法，这样可以保证`instanceof`运算符不会失真。
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如果不能确定`constructor`属性是什么函数，还有一个办法：通过`name`属性，从实例得到构造函数的名称。
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```javascript
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function Foo() {}
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var f = new Foo();
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f.constructor.name // "Foo"
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```
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## instanceof 运算符
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`instanceof`运算符返回一个布尔值，表示对象是否为某个构造函数的实例。
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```javascript
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var v = new Vehicle();
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v instanceof Vehicle // true
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```
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上面代码中，对象`v`是构造函数`Vehicle`的实例，所以返回`true`。
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`instanceof`运算符的左边是实例对象，右边是构造函数。它会检查右边构建函数的原型对象（prototype），是否在左边对象的原型链上。因此，下面两种写法是等价的。
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```javascript
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v instanceof Vehicle
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// 等同于
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Vehicle.prototype.isPrototypeOf(v)
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```
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上面代码中，`Object.prototype.isPrototypeOf`的详细解释见后文。
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由于`instanceof`检查整个原型链，因此同一个实例对象，可能会对多个构造函数都返回`true`。
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```javascript
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var d = new Date();
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d instanceof Date // true
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d instanceof Object // true
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```
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上面代码中，`d`同时是`Date`和`Object`的实例，因此对这两个构造函数都返回`true`。
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`instanceof`的原理是检查右边构造函数的`prototype`属性，是否在左边对象的原型链上。有一种特殊情况，就是左边对象的原型链上，只有`null`对象。这时，`instanceof`判断会失真。
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```javascript
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var obj = Object.create(null);
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typeof obj // "object"
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Object.create(null) instanceof Object // false
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```
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上面代码中，`Object.create(null)`返回一个新对象`obj`，它的原型是`null`（`Object.create`的详细介绍见后文）。右边的构造函数`Object`的`prototype`属性，不在左边的原型链上，因此`instanceof`就认为`obj`不是`Object`的实例。但是，只要一个对象的原型不是`null`，`instanceof`运算符的判断就不会失真。
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`instanceof`运算符的一个用处，是判断值的类型。
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```javascript
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var x = [1, 2, 3];
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var y = {};
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x instanceof Array // true
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y instanceof Object // true
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```
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上面代码中，`instanceof`运算符判断，变量`x`是数组，变量`y`是对象。
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注意，`instanceof`运算符只能用于对象，不适用原始类型的值。
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```javascript
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var s = 'hello';
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s instanceof String // false
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```
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上面代码中，字符串不是`String`对象的实例（因为字符串不是对象），所以返回`false`。
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此外，对于`undefined`和`null`，`instanceOf`运算符总是返回`false`。
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```javascript
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undefined instanceof Object // false
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null instanceof Object // false
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```
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利用`instanceof`运算符，还可以巧妙地解决，调用构造函数时，忘了加`new`命令的问题。
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```javascript
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function Fubar (foo, bar) {
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if (this instanceof Fubar) {
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this._foo = foo;
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this._bar = bar;
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} else {
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return new Fubar(foo, bar);
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}
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}
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```
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上面代码使用`instanceof`运算符，在函数体内部判断`this`关键字是否为构造函数`Fubar`的实例。如果不是，就表明忘了加`new`命令。
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