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JavaScript中的prototype原型学习指南

2016-05-09 15:00:26 作者：于江水

这篇文章主要介绍了JavaScript中的prototype原型学习指南,包括原型链与原型继承等重要知识,需要的朋友可以参考下

原型是什么

Function 类型有一个属性 prototype，直接翻译过来就是原型。这个属性就是一个指针，指向一个对象，这个对象包含一些属性和方法，这些属性和方法会被当前函数生成的所有实例（对象）所共享。

这句话根据前面所说的，细细琢磨下来，就可以得到下面代码：

function Person(){
 ...
}
Person.prototype = {
 country : 'china',
 sayName : function(){
  ...
 }
}

先创建了一个 Function 类型的实例 person，然后 person 的方法 prototype 是一个对象，就声明指向了一个对象。这个对象里面的属性和方法，会被当前 person 函数生成的实例所共享。也就是说：

person1 = new Person();
person2 = new Person();

person1 和 person2 都是通过 Person 这个 Function 类型实例，再次生成的实例，它们俩都有共同的属性 country 和方法 sayName，因为它们都有某个指针（__proto__），直接指向 Person.prototype 所指向的对象。不过要注意 __proto__ 这个指针是不标准的，只有 Chrome 和 Firefox 等浏览器自己定义的，实际中，也不会用到这个属性，只是作为理解 prototype 来用：

201659145452510.png (668×270)

关于原型等用法，后面会更具体的讲到。

创建对象的模式

下面，我们就来看下创建对象的方法和常用模式，以及它们之间的优缺点。

1.工厂模式

就像工厂一样，抽象了创建具体对象的过程，用函数来封装以特定接口创建对象的细节。通过使用函数代替部分重复工作，代码如下：

function createPerson(name, age, job){
 var o = new Object();
 o.name = name;
 o.age = age;
 o.job = job;
 o.sayName = function(){
  alert(this.name);
 };
 return o;
}
var person1 = createPerson("jiangshui","22","engineer");

这样就创建出来了一个人，工厂模式解决了多个相似对象重复创建问题，但是没有解决对象识别问题。只是单纯的创建了一个对象，而不管这个对象是从人类模版还是动物模版创建的，无法区分这个对象的类型。

2.构造函数模式

创建一个自定义的构造函数，从而定义自定义对象类型的属性和方法。

function Person(name, age, job){
 this.name = name;
 this.age = age;
 this.job = jpb;
 this.sayName = function(){
  alert(this.name);
 };
};
var person1 = new Person(...);

3.构造函数模式与工厂模式区别：

没有显式的创建对象。
直接将属性和方法赋值 this 对象。
没有 return 语句。

Person 是 Function 类型的对象，new 之后，会继续产生一个对象，但这个新产生的对象，由于在函数中传递进去参数，并赋值给了 this 指针，那么传递进去的内容，就变成了新产生对象的属性或方法。

构造函数默认习惯是首字母大写，上面代码执行经历了下面几个步骤：

创建一个新对象
将构造函数作用域赋值给新对象
执行构造函数中的代码
返回新对象

这样生成的实例中，都默认包含一个 constructor 属性指向构造函数，例如：

alert(person1.constructor == Person);

所以用构造函数模式，有类型的区分，可以将它的实例标识为一种特定的类型。

此外，构造函数就是普通的函数，因为要反馈得到新对象，所以用 new 来调用。如果不用的话，直接执行就跟普通函数一样，例如上面，执行 Person.sayName() 会弹出 window.name，因为函数在 window 下面执行，所以 this 指向 window。

构造函数模式也是有缺陷的，构造函数模式里面的方法，在每个实例上都重新创建了一遍，因此不同实例上的同名函数是不相等的。例如：

person1.sayName == person2.sayName; //false

也就是说，由构造函数生成的每个对象实例，属性和方法都是独有的，都是复制了一遍。属性独有是必须的，因为这正是对象之间不同的地方，但是很多方法功能和代码都是一样的，重复复制多次，显然就会浪费资源。

所以我们可以把函数放在外面，然后在构造函数里面，用指针指向这个函数，那么生成的实例中，方法存储的就是一个指向某函数的指针，也就共用一个函数了：

function Person(name, age){
 this.name = name;
 this.age = age;
 this.sayName = sayName;
}
function sayName(){
 alert(this.name);
}

但是这样，这个函数就变成了全局函数，而且与 Person 构造函数关联性不强，没有封装性可言。

下面有请原型模式登场。

原型模式

前面已经介绍了一部分关于原型的基础知识。简单的说，就是每个函数都有一个 prototype 属性，指向一个对象（原型对象），这个对象里面可以放一些属性或者方法。然后这个函数生成的实例，会有一个不规范的属性（__proto__）指向原型。

由此来看，你应该可以理解：prototype 产生的属性和方法是所有实例共享的。

这样正好解决了上面构造函数模式中，实例中函数的共用问题。例如下面代码：

function Person(){
 ....
}
Person.prototype.name = "jiangshui";
Person.prototype.sayName = function(){
 alert(this.name);
};

var person1 = new Person();
person1.sayName(); //jiangshui

或者

Person.prototype = {
 constructor : Person,
 name : "jiangshui",
 sayName : function(){
  alert(this.name);
 }
};

第二种方法覆盖了整个 prototype 对象，所以需要手动指定 constructor 属性，指向构造函数否则会指向 Object。

梳理一下它们的关系：

Person.prototype －》原型对象，可以定义一些属性或者参数，被所有实例共用。
Person.prototype.constructor == Person —》原型对象有个默认的属性 constructor 指向该原型对象所属的构造函数（注意另一种写法会覆盖掉这个属性，需要重新指定）。
person1 = new Person() －》构造函数生成实例，实例包含了构造函数的内容和原型对象的内容。
person1.__proto__ －》指向创建这个实例的原型对象（不规范，不要用）。

使用 isPrototypeOf() 可以确定对象之间的关系。例如：

Person.prototype.isPrototypeOf(person1);

当代码读取某个对象的某个属性，会执行搜索。先从当前对象开始，如果没有，则搜索指针指向的原型对象，而不会搜索构造函数。对象实例可以访问但是不能重写原型对象的值。如果实例中设置了与原型对象同名的属性，则搜索过程，在实例中结束而不会访问原型对象，所以达到覆盖的目的。因此即使这个属性设置为 null，也表示在实例中已经存在该属性，而不会取消掉这个属性，从而可以访问原型对应属性。

所以需要使用 delete 操作符，完全删除实例属性，从而可以重新访问原型。

原型是动态的，对原型对象所做的任何修改，都能立即从实例上反映出来。原因是实例与原型之间的松散链接关系，每次调用实例的属性方法，都会进行一次查询，如果原型变了，查询结果也就变了。

了解原型之后，我们也可以对原生对象添加新方法或属性。Object、Array、String 等原生引用类型，与上面构造函数类似，我们可以用 prototype 扩充它们的方法。例如：

String.prototype.startsWith = function(text){
 return this.indexOf(text) == 0;
};
var msg = "Hello World";
msg.startsWith("Hello");

这段代码为 String 这个原生引用类型，增加了一个 startsWith 方法，功能就是传递进去一个参数，看看要测试的字符串是否以参数开始。由于原型的动态性，所以只要执行一下，所有字符串类型的变量全都获得了这个方法。

但是不推荐使用这个方法，如果用的太多，代码太多，会导致维护困难、代码混乱等情况。一般情况下，会先继承某个原生引用类型，然后再在新自定义的类型上创建。关于继承，后面会再总结。

原型模式也不是万能的，原型中的所有属性和方法是被所有实例共享的，所以对于函数之类非常合适，而对于包含引用类型的属性来说，就会产生一些冲突。例如：

function Person(){}
Person.prototype = {
 constructor : Person,
 friends : ["greg","jack"]
};
var person1 = new Person();
var person2 = new Person();
person1.friends.push("tom");
console.log(person2.friends);

你会在 console 中看到，person2 的 friends 多了一个 tom，这并不是我想要的，但是对 person1 定义他的朋友时，的确影响到了实例 person2。

所以我们要结合原型模式和构造函数模式来使用。

组合使用构造函数模式和原型模式

这就是最常用的模式，构造函数用来定义实例属性，通过传递参数实现自定义；原型用来定义方法或者需要所有实例共享的属性。这样，既实现了自定义，又保证了共用，还避免了问题。

function Person(name, age, job){
 this.name = name;
 this.age = age;
 this.job = job;
 this.friends = ["greg","jack"];
}
Person.prototype = {
 constructor : Person,
 sayName : function(){
  alert(this.name);
 }
};
var jiangshui = new Person("jiangshui","22","engineer");

实际应用示例

OK，到了这里，你可能会看懂原型是啥，以及如何创建对象，可是，这些又有什么用？确实，我之前的工作，一直也就是用 jQuery 写一些代码就可以了，根本用不到封装然后生成对象实现功能等。那这些究竟有什么用？

这种开发方式主要用于模块化和组建化的开发。比如你常用的弹窗功能，你当然可以把弹窗有关代码，每次都粘贴复制，然后修改一下就可以用在项目里面了。更好的选择是把你的弹窗功能代码，抽象封装成这样的一个组件，这样当你需要用弹窗的时候，只需要传递参数生成一个弹窗实例，就可以调用了。

原型对象和原型链

在Javascript中，万物皆对象，但对象也有区别，大致可以分为两类，即：普通对象（Object）和函数对象（Function）。

一般而言，通过new Function产生的对象是函数对象，其他对象都是普通对象。

举例说明：

function f1(){
  //todo
}
var f2 = function(){
  //todo
};
var f3 = new Function('x','console.log(x)');
 
var o1 = {};
var o2 = new Object();
var o3 = new f1();
 
console.log(
  typeof f1,//function
  typeof f2,//function
  typeof f3,//function
  typeof o1,//object
  typeof o2,//object
  typeof o3 //object
);
>> function function function object object object

f1属于函数的声明，最常见的函数定义方式，f2实际上是一个匿名函数，把这个匿名函数赋值给了f2,属于函数表达式，f3不常见，但也是一种函数对象。

Function是JS自带的对象，f1,f2在创建的时候，JS会自动通过new Function()的方式来构建这些对象，因此，这三个对象都是通过new Function()创建的。

在Javascript中创建对象有两种方式：对象字面量和使用new表达式，o1和o2的创建恰好对应了这两种方式，重点讲一下o3, 如果用Java和C#的思路来理解的话，o3是f1的实例对象，o3和f1是同一类型，至少我以前这么认为，其实不然…

那么怎么理解呢? 很简单，看o3是不是通过new Function产生的, 显然不是，既然不是函数对象，那就是普通对象。

通过对函数对象和普通对象的简单理解之后，我们再来了解一下Javascript中的原型和原型链：

在JS中，每当创建一个函数对象f1 时，该对象中都会内置一些属性，其中包括prototype和__proto__, prototype即原型对象，它记录着f1的一些属性和方法。

需要注意的是，prototype 对f1是不可见的，也就是说，f1不会查找prototype中的属性和方法。

function f(){}
f.prototype.foo = "abc";
console.log(f.foo); //undefined

那么，prototype有什么用呢？其实prototype的主要作用就是继承。通俗一点讲，prototype中定义的属性和方法都是留给自己的“后代”用的，因此，子类完全可以访问prototype中的属性和方法。

想要知道f1是如何把prototype留给“后代”，我们需要了解一下JS中的原型链，此时，JS中的 __proto__ 入场了，这哥们长的很奇特，隐藏的也很深，以致于你经常见不到它，但它在普通对象和函数对象中都存在，它的作用就是保存父类的prototype对象，JS在通过new 表达式创建一个对象的时候，通常会把父类的prototype赋值给新对象的__proto__属性，这样，就形成了一代代传承…

function f(){}
f.prototype.foo = "abc";
var obj = new f();
console.log(obj.foo); //abc

现在我们知道，obj中__proto__保存的是f的prototype, 那么f的prototype中的__proto__中保存的是什么呢? 看下图：

201659150626664.png (515×122)

如图所示，f.prototype的__proto__中保存的是Object.prototype，Object.prototype对象中也有__proto__，而从输出结果看，Object.prototype.__proto__ 是null，表示obj对象原型链的终结。如下图所示：

201659150641500.png (607×148)

obj对象拥有这样一个原型链以后，当obj.foo执行时，obj会先查找自身是否有该属性，但不会查找自己的prototype,当找不到foo时，obj就沿着原型链依次去查找…

在上面的例子中，我们在f的prototype上定义了foo属性，这时obj就会在原型链上找到这个属性并执行。

JavaScript中的prototype原型学习指南

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