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深入理解JavaScript之强大的原型和原型链
2014年01月11日 WEB前端 ⁄ 共 6967字 暂无评论 ⁄ 被围观 1,185 views+

前言

    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:    

1         var decimalDigits = 2,
2             tax = 5;
3         function add(x, y) {
4             return x + y;
5         }
6         function subtract(x, y) {
7             return x - y;
8         }
9         //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:     

1     var Calculator = function (decimalDigits, tax) {
2          this.decimalDigits = decimalDigits;
3          this.tax = tax;
4     };

    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。

1      Calculator.prototype = {
2             add: function (x, y) {
3                 return x + y;
4             },
5             subtract: function (x, y) {
6                 return x - y;
7             }
8       };
9       //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:

1       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:

01         Calculator.prototype = function () {
02             add = function (x, y) {
03                 return x + y;
04             },
05             subtract = function (x, y) {
06                 return x - y;
07             }
08             return {
09                 add: add,
10                 subtract: subtract
11             }
12         } ();
13         //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。

01     var BaseCalculator = function () {
02         //为每个实例都声明一个小数位数
03         this.decimalDigits = 2;
04     };
05          
06     //使用原型给BaseCalculator扩展2个对象方法
07         BaseCalculator.prototype.add = function (x, y) {
08         return x + y;
09     };
10     BaseCalculator.prototype.subtract = function (x, y) {
11         return x - y;
12     };

    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。

01     var BaseCalculator = function() {    
02         this.decimalDigits = 2;
03     };
04     BaseCalculator.prototype = {
05         add: function(x, y) {
06             return x + y;
07         },
08         subtract: function(x, y) {
09             return x - y;
10         }
11     };

    创建完上述代码以后,我们来开始:

1     var Calculator = function () {    
2         //为每个实例都声明一个税收数字
3         this.tax = 5;
4     };
5              
6     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。

1     var calc = new Calculator();    
2     alert(calc.add(1, 1));
3     //BaseCalculator 里声明的decimalDigits属性,在 Calculator里是可以访问到的
4     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:

1     var Calculator = function () {    
2         this.tax= 5;
3     };
4     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。

1     var calc = new Calculator();    
2     alert(calc.add(1, 1));
3     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:

1     //覆盖前面Calculator的add() function     
2     Calculator.prototype.add = function (x, y) {
3         return x + y + this.tax;
4     };
5     var calc = new Calculator();
6     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:

01     function Foo() {    
02         this.value = 42;
03     }
04     Foo.prototype = {
05         method: function() {}
06     };
07     function Bar() {}
08     // 设置Bar的prototype属性为Foo的实例对象
09     Bar.prototype = new Foo();
10     Bar.prototype.foo = 'Hello World';
11     // 修正Bar.prototype.constructor为Bar本身
12     Bar.prototype.constructor = Bar;
13     var test = new Bar() // 创建Bar的一个新实例
14     // 原型链
15     test [Bar的实例]
16         Bar.prototype [Foo的实例] 
17             { foo: 'Hello World' }
18             Foo.prototype
19                 {method: ...};
20                 Object.prototype
21                     {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:

       

01         function foo() {
02             this.add = function (x, y) {
03                 return x + y;
04             }
05         }
06         foo.prototype.add = function (x, y) {
07             return x + y + 10;
08         }
09         Object.prototype.subtract = function (x, y) {
10             return x - y;
11         }
12         var f = new foo();
13         alert(f.add(1, 2)); //结果是3,而不是13
14         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:

01     function Foo() {}    
02     Foo.prototype = 1; // 无效
03     hasOwnProperty函数:
04     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。
05     // 修改Object.prototype
06     Object.prototype.bar = 1; 
07     var foo = {goo: undefined};
08     foo.bar; // 1
09     'bar' in foo; // true
10     foo.hasOwnProperty('bar'); // false
11     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。

1     var foo = {    
2         hasOwnProperty: function() {
3             return false;
4         },
5         bar: 'Here be dragons'
6     };
7     foo.hasOwnProperty('bar'); // 总是返回 false
8     // 使用{}对象的 hasOwnProperty,并将其上下为设置为foo
9     {}.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:

1     // 修改 Object.prototype    
2     Object.prototype.bar = 1;
3     var foo = {moo: 2};
4     for(var in foo) {
5         console.log(i); // 输出两个属性:bar 和 moo
6     }

    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:

1     // foo 变量是上例中的
2     for(var in foo) {
3         if (foo.hasOwnProperty(i)) {
4             console.log(i);
5         }
6     }

    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。


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