javascript原型和原型链实例精讲

基本概念

【原型链】每个构造函数都有一个对象,原型对象都包含一个指向构造函数的指针,而实例都包含一个指向原型对象的内部指针。那么,如果原型对象等于另一个原型的实例,此时的原型对象将包含一个指向另一个原型的指针,相应地,另一个原型中也包含着一个指向另一个构造函数的指针。如果另一个原型又是另一个原型的实例,那么上述关系依然成立。如此层层递进,就构成了实例与原型的链条。

【原型对象】这个对象包含可以由特定类型的所有实例共享的属性和方法。所有引用类型默认都继承了Object,而这个继承也是通过原型链实现的。所有函数的默认原型都是Object的实例,因此默认原型都会包含一个内部指针,指向Object.prototype,这也正是所有自定义类型都会继承toString()、valueOf()方法的原因

【构造函数】构造函数与其他函数的区别在于调用它们的方式不同。一般来说,函数只要通过new操作符来调用,那它就可以作为构造函数;如果不通过new操作符来调用,那它跟普通函数也不会有什么两样。

[注意]用户自定义的函数和javascript中内置的构造函数可以当成构造函数使用

【构造函数的写法】构造函数始终应该以一个大写字母开头,而非构造函数以一个小写字母开头。这个做法借鉴自其他OO语言,主要是为了区别于ECMAScript中的其他函数;因为构造函数本身也是函数,只不过可以用来创建对象而已

【构造函数的三种使用场景】

[a]当作构造函数使用

var person = new Person("Nicholas",29,"software Engineer");
person.sayName();

[b]当作普通函数调用

Person("greg",27,"doctor");//添加到window
window.sayName();//"Greg"

[c]在另一个对象的作用域中调用

var o = new Object();
Person.call(o,"Kristen",25,"Nurse");
o.sayName();//"Kristen"

【prototype属性】只要创建了一个新函数,就会根据一组特定的规则为该函数创建一个prototype属性,这个属性指向函数的原型对象。

[注意]只有函数才有prototype属性,object没有prototype属性

【constructor属性】在默认情况下,所有原型对象都会自动获得一个constructor(构造函数)属性,这个属性包含一个指向prototype属性所在函数的指针

[注意]创建了自定义的构造函数之后,其原型对象默认只会取得constructor属性,至于其他方法则都是从Object继承而来的

【_proto_和[[prototype]]】当调用构造函数创建一个新实例后,该实例的内部将包含一个指针(内部属性),指向构造函数的原型对象。ECMA-262第5版管这个指针叫[[prototype]]。虽然在脚本中标准的方式访问[[prototype]],但firefox\safari\chrome在每个对象上都支持一个属性_proto_;而在其他实现中,这个属性对脚本则是完全不可见的。这个连接存在于实例与构造函数的原型对象之间,而不是存在于实例与构造函数之间

基本操作

【原型链查询】每当代码读取某个对象的某个属性时,都会执行一次搜索,目标是具有给定名字的属性。搜索首先从对象实例本身开始,如果在实例中找到了具有给定名字的属性,则返回该属性的值;如果没有找到,则继续搜索指针指向的原型对象,在原型对象中查找具有给定名字的属性,如果找到了这个属性,则返回该属性的值。

【添加实例属性】当为对象实例添加一个属性时,这个属性就会屏蔽原型对象中保存的同名属性;换句话说,添加这个属性只会阻止我们访问原型中的那个属性,但不会修改那个属性,即使将这个属性设置为null,也只会在实例中设置这个属性,而不会恢复其指向原型的连接。不过,使用delete操作符则可以完全删除实例属性,从而让我们能够重新访问原型中的属性。

【原型的动态性】由于在原型中查找值的过程是一次搜索,因此我们对原型对象所做的任何修改都能立即从实例上反映出来,即使是先创建了实例后修改原型也照样如此。

[注意]不推荐在产品化的程序中修改原生对象的原型

function Person(){};
var friend = new Person();
Person.prototype.sayHi = function(){
    alert('hi');
}
friend.sayHi();//"hi"

【重写原型】调用构造函数时会为实例添加一个指向最初原型的[[prototype]]指针,而把原型修改为另外一个对象就等于切断了构造函数与最初原型之间的联系。实例中的指针仅指向原型,而不指向构造函数。

基本方法

[1]isPrototypeOf():判断实例对象和原型对象是否存在于同一原型链中,只要是原型链中出现过的原型,都可以说是该原型链所派生的实例的原型

function Person(){};
var person1 = new Person();
var person2 = new Object();
console.log(Person.prototype.isPrototypeOf(person1));//true
console.log(Object.prototype.isPrototypeOf(person1));//true
console.log(Person.prototype.isPrototypeOf(person2));//false
console.log(Object.prototype.isPrototypeOf(person2));//true

[2]ECMAScript5新增方法Object.getPrototypeOf():这个方法返回[[Prototype]]的值

function Person(){};
var person1 = new Person();
var person2 = new Object();
console.log(Object.getPrototypeOf(person1)); //Person{}
console.log(Object.getPrototypeOf(person1) === Person.prototype); //true
console.log(Object.getPrototypeOf(person1) === Object.prototype); //false
console.log(Object.getPrototypeOf(person2)); //Object{}

[3]hasOwnProperty():检测一个属性是否存在于实例中

function Person(){
    Person.prototype.name = 'Nicholas';
}
var person1 = new Person();
//不存在实例中,但存在原型中
console.log(person1.hasOwnProperty("name"));//false
//不存在实例中,也不存在原型中
console.log(person1.hasOwnProperty("no"));//false
person1.name = 'Greg';
console.log(person1.name);//'Greg'
console.log(person1.hasOwnProperty('name'));//true
delete person1.name;
console.log(person1.name);//"Nicholas"
console.log(person1.hasOwnProperty('name'));//false

[4]ECMAScript5的Object.getOwnPropertyDescriptor():只能用于取得实例属性的描述符,要取得原型属性的描述符,必须直接在原型对象上调用Object.getOwnPropertyDescription()方法

function Person(){
    Person.prototype.name = 'Nicholas';
}
var person1 = new Person();
person1.name = 'cook';
console.log(Object.getOwnPropertyDescriptor(person1,"name"));//Object {value: "cook", writable: true, enumerable: true, configurable: true}
console.log(Object.getOwnPropertyDescriptor(Person.prototype,"name"));//Object {value: "Nicholas", writable: true, enumerable: true, configurable: true}

[5]in操作符:在通过对象能够访问给定属性时返回true,无论该属性存在于实例还是原型中

function Person(){}
var person1 = new Person();
person1.name = 'cook';
console.log("name" in person1);//true
console.log("name" in Person.prototype);//false
var person2 = new Person();
Person.prototype.name = 'cook';
console.log("name" in person2);//true
console.log("name" in Person.prototype);//true

[6]同时使用hasOwnProperty()方法和in操作符,来确定属性是否存在于实例中

//hasOwnProperty()返回false,且in操作符返回true,则函数返回true,判定是原型中的属性
function hasPrototypeProperty(object,name){
    return !object.hasOwnProperty(name) && (name in object);
}
function Person(){
    Person.prototype.name = 'Nicholas';
}
var person1 = new Person();
console.log(hasPrototypeProperty(person1,'name'));//true
person1.name = 'cook';
console.log(hasPrototypeProperty(person1,'name'));//false
delete person1.name;
console.log(hasPrototypeProperty(person1,'name'));//true
delete Person.prototype.name;
console.log(hasPrototypeProperty(person1,'name'));//false

[7]ECMAScript5的Object.keys()方法:接收一个对象作为参数,返回一个包含所有可枚举属性的字符串数组

[注意]一定要先new出实例对象再使用该方法,否则为空

function Person(){
    Person.prototype.name = 'Nicholas';
    Person.prototype.age = 29;
    Person.prototype.job = 'Software Engineer';
    Person.prototype.sayName = function(){
        alert(this.name);
    }    
};
var keys = Object.keys(Person.prototype);
console.log(keys);//[]
var p1 = new Person();
p1.name = "Rob";
p1.age = 31;
var keys = Object.keys(Person.prototype);
console.log(keys);//["name","age","job","sayName"]
var p1Keys = Object.keys(p1);
console.log(p1Keys);//["name","age"]

[8]ECMAScript5的Object.getOwnPropertyNames()方法:接收一个对象作为参数,返回一个包含所有属性的字符串数组

[注意]一定要先new出实例对象再使用该方法,否则只有constructor

function Person(){
    Person.prototype.name = 'Nicholas';
    Person.prototype.age = 29;
    Person.prototype.job = 'Software Engineer';
    Person.prototype.sayName = function(){
        alert(this.name);
    }    
};
var keys = Object.getOwnPropertyNames(Person.prototype);
console.log(keys);//["constructor"]
var p1 = new Person();
var keys = Object.getOwnPropertyNames(Person.prototype);
console.log(keys);//["constructor", "name", "age", "job", "sayName"]

深入理解JavaScript强大的原型和原型链

JavaScript 不包含传统的类继承模型,而是使用 prototypal 原型模型。

虽然这经常被当作是 JavaScript的缺点被提及,其实基于原型的继承模型比传统的类继承还要强大。实现传统的类继承模型是很简单,但是实现 JavaScript 中的原型继承则要困难的多。

由于 JavaScript 是唯一一个被广泛使用的基于原型继承的语言,所以理解两种继承模式的差异是需要一定时间的,今天我们就来了解一下原型和原型链。

原型

10年前,我刚学习JavaScript的时候,一般都是用如下方式来写代码:

var decimalDigits = 2,
    tax = 5;
function add(x, y) {
    return x + y;
}
function subtract(x, y) {
    return x - y;
}
//alert(add(1, 3));

通过执行各个function来得到结果,学习了原型之后,我们可以使用如下方式来美化一下代码。

原型使用方式1:

在使用原型之前,我们需要先将代码做一下小修改:

var Calculator = function (decimalDigits, tax) {
    this.decimalDigits = decimalDigits;
    this.tax = tax;
};

然后,通过给Calculator对象的prototype属性赋值对象字面量来设定Calculator对象的原型。

Calculator.prototype = {
    add: function (x, y) {
        return x + y;
    },
    subtract: function (x, y) {
        return x - y;
    }
};
//alert((new Calculator()).add(1, 3));

这样,我们就可以new Calculator对象以后,就可以调用add方法来计算结果了。

原型使用方式2:

第二种方式是,在赋值原型prototype的时候使用function立即执行的表达式来赋值,即如下格式:

Calculator.prototype = function () { } ();

它的好处在前面的帖子里已经知道了,就是可以封装私有的function,通过return的形式暴露出简单的使用名称,以达到public/private的效果,修改后的代码如下:

 Calculator.prototype = function () {
            add = function (x, y) {
                return x + y;
            },
            subtract = function (x, y) {
                return x - y;
            }
            return {
                add: add,
                subtract: subtract
            }
        } ();
        //alert((new Calculator()).add(11, 3));

同样的方式,我们可以new Calculator对象以后调用add方法来计算结果了。

再来一点

分步声明:

上述使用原型的时候,有一个限制就是一次性设置了原型对象,我们再来说一下如何分来设置原型的每个属性吧。

var BaseCalculator = function () {
    //为每个实例都声明一个小数位数
    this.decimalDigits = 2;
};
        
//使用原型给BaseCalculator扩展2个对象方法
BaseCalculator.prototype.add = function (x, y) {
    return x + y;
};
BaseCalculator.prototype.subtract = function (x, y) {
    return x - y;
};

首先,声明了一个BaseCalculator对象,构造函数里会初始化一个小数位数的属性decimalDigits,然后通过原型属性设置2个function,分别是add(x,y)和subtract(x,y),当然你也可以使用前面提到的2种方式的任何一种,我们的主要目的是看如何将BaseCalculator对象设置到真正的Calculator的原型上。

var BaseCalculator = function() {
    this.decimalDigits = 2;
};
BaseCalculator.prototype = {
    add: function(x, y) {
        return x + y;
    },
    subtract: function(x, y) {
        return x - y;
    }
};

创建完上述代码以后,我们来开始:

var Calculator = function () {
    //为每个实例都声明一个税收数字
    this.tax = 5;
};
        
Calculator.prototype = new BaseCalculator();

我们可以看到Calculator的原型是指向到BaseCalculator的一个实例上,目的是让Calculator集成它的add(x,y)和subtract(x,y)这2个function,还有一点要说的是,由于它的原型是BaseCalculator的一个实例,所以不管你创建多少个Calculator对象实例,他们的原型指向的都是同一个实例。

var calc = new Calculator();
alert(calc.add(1, 1));
//BaseCalculator 里声明的decimalDigits属性,在 Calculator里是可以访问到的
alert(calc.decimalDigits);

上面的代码,运行以后,我们可以看到因为Calculator的原型是指向BaseCalculator的实例上的,所以可以访问他的decimalDigits属性值,那如果我不想让Calculator访问BaseCalculator的构造函数里声明的属性值,那怎么办呢?这么办:

var Calculator = function () {
    this.tax= 5;
};
Calculator.prototype = BaseCalculator.prototype;

通过将BaseCalculator的原型赋给Calculator的原型,这样你在Calculator的实例上就访问不到那个decimalDigits值了,如果你访问如下代码,那将会提升出错。

var calc = new Calculator();
alert(calc.add(1, 1));
alert(calc.decimalDigits);

重写原型:

在使用第三方JS类库的时候,往往有时候他们定义的原型方法是不能满足我们的需要,但是又离不开这个类库,所以这时候我们就需要重写他们的原型中的一个或者多个属性或function,我们可以通过继续声明的同样的add代码的形式来达到覆盖重写前面的add功能,代码如下:

//覆盖前面Calculator的add() function 
Calculator.prototype.add = function (x, y) {
    return x + y + this.tax;
};
var calc = new Calculator();
alert(calc.add(1, 1));

这样,我们计算得出的结果就比原来多出了一个tax的值,但是有一点需要注意:那就是重写的代码需要放在最后,这样才能覆盖前面的代码。

原型链

在将原型链之前,我们先上一段代码:

function Foo() {
    this.value = 42;
}
Foo.prototype = {
    method: function() {}
};
function Bar() {}
// 设置Bar的prototype属性为Foo的实例对象
Bar.prototype = new Foo();
Bar.prototype.foo = 'Hello World';
// 修正Bar.prototype.constructor为Bar本身
Bar.prototype.constructor = Bar;
var test = new Bar() // 创建Bar的一个新实例
// 原型链
test [Bar的实例]
    Bar.prototype [Foo的实例] 
        { foo: 'Hello World' }
        Foo.prototype
            {method: ...};
            Object.prototype
                {toString: ... /* etc. */};

上面的例子中,test 对象从 Bar.prototype 和 Foo.prototype 继承下来;因此,它能访问 Foo 的原型方法 method。同时,它也能够访问那个定义在原型上的 Foo 实例属性 value。需要注意的是 new Bar() 不会创造出一个新的 Foo 实例,而是重复使用它原型上的那个实例;因此,所有的 Bar 实例都会共享相同的 value 属性。

属性查找:

当查找一个对象的属性时,JavaScript 会向上遍历原型链,直到找到给定名称的属性为止,到查找到达原型链的顶部 - 也就是 Object.prototype - 但是仍然没有找到指定的属性,就会返回 undefined,我们来看一个例子:

function foo() {
    this.add = function (x, y) {
        return x + y;
    }
}
foo.prototype.add = function (x, y) {
    return x + y + 10;
}
Object.prototype.subtract = function (x, y) {
    return x - y;
}
var f = new foo();
alert(f.add(1, 2)); //结果是3,而不是13
alert(f.subtract(1, 2)); //结果是-1

通过代码运行,我们发现subtract是安装我们所说的向上查找来得到结果的,但是add方式有点小不同,这也是我想强调的,就是属性在查找的时候是先查找自身的属性,如果没有再查找原型,再没有,再往上走,一直插到Object的原型上,所以在某种层面上说,用 for in语句遍历属性的时候,效率也是个问题。

还有一点我们需要注意的是,我们可以赋值任何类型的对象到原型上,但是不能赋值原子类型的值,比如如下代码是无效的:

function Foo() {}
Foo.prototype = 1; // 无效

hasOwnProperty函数:

hasOwnProperty是Object.prototype的一个方法,它可是个好东西,他能判断一个对象是否包含自定义属性而不是原型链上的属性,因为hasOwnProperty 是 JavaScript 中唯一一个处理属性但是不查找原型链的函数。

// 修改Object.prototype
Object.prototype.bar = 1; 
var foo = {goo: undefined};
foo.bar; // 1
'bar' in foo; // true
foo.hasOwnProperty('bar'); // false
foo.hasOwnProperty('goo'); // true

只有 hasOwnProperty 可以给出正确和期望的结果,这在遍历对象的属性时会很有用。 没有其它方法可以用来排除原型链上的属性,而不是定义在对象自身上的属性。

但有个恶心的地方是:JavaScript 不会保护 hasOwnProperty 被非法占用,因此如果一个对象碰巧存在这个属性,就需要使用外部的 hasOwnProperty 函数来获取正确的结果。

var foo = {
    hasOwnProperty: function() {
        return false;
    },
    bar: 'Here be dragons'
};
foo.hasOwnProperty('bar'); // 总是返回 false
// 使用{}对象的 hasOwnProperty,并将其上下为设置为foo
{}.hasOwnProperty.call(foo, 'bar'); // true

当检查对象上某个属性是否存在时,hasOwnProperty 是唯一可用的方法。同时在使用 for in loop 遍历对象时,推荐总是使用 hasOwnProperty 方法,这将会避免原型对象扩展带来的干扰,我们来看一下例子:

// 修改 Object.prototype
Object.prototype.bar = 1;
var foo = {moo: 2};
for(var i in foo) {
    console.log(i); // 输出两个属性:bar 和 moo
}

我们没办法改变for in语句的行为,所以想过滤结果就只能使用hasOwnProperty 方法,代码如下:

// foo 变量是上例中的
for(var i in foo) {
    if (foo.hasOwnProperty(i)) {
        console.log(i);
    }
}

这个版本的代码是唯一正确的写法。由于我们使用了 hasOwnProperty,所以这次只输出 moo。如果不使用 hasOwnProperty,则这段代码在原生对象原型(比如 Object.prototype)被扩展时可能会出错。

总结:推荐使用 hasOwnProperty,不要对代码运行的环境做任何假设,不要假设原生对象是否已经被扩展了。

总结

原型极大地丰富了我们的开发代码,但是在平时使用的过程中一定要注意上述提到的一些注意事项。

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时间: 2024-10-17 16:06:20

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