全面讲解JavaScript原型与原型链
作者:白哥学前端
一. 普通对象与函数对象
JavaScript 中,万物皆对象!但对象也是有区别的。分为普通对象和函数对象,Object 、Function 是 JS 自带的函数对象。下面举例说明
var o1 = {}; var o2 =new Object(); var o3 = new f1(); function f1(){}; var f2 = function(){}; var f3 = new Function('str','console.log(str)'); console.log(typeof Object); //function console.log(typeof Function); //function console.log(typeof f1); //function console.log(typeof f2); //function console.log(typeof f3); //function console.log(typeof o1); //object console.log(typeof o2); //object console.log(typeof o3); //object
在上面的例子中 o1 o2 o3 为普通对象,f1 f2 f3 为函数对象。怎么区分,其实很简单,凡是通过 new Function() 创建的对象都是函数对象,其他的都是普通对象。f1,f2,归根结底都是通过 new Function()的方式进行创建的。Function Object 也都是通过 New Function()创建的。
一定要分清楚普通对象和函数对象,下面我们会常常用到它。
二. 构造函数
我们先复习一下构造函数的知识:
function Person(name, age, job) { this.name = name; this.age = age; this.job = job; this.sayName = function() { alert(this.name) } } var person1 = new Person('Zaxlct', 28, 'Software Engineer'); var person2 = new Person('Mick', 23, 'Doctor');
上面的例子中 person1 和 person2 都是 Person 的实例。这两个实例都有一个 constructor
(构造函数)属性,该属性(是一个指针)指向 Person。 即:
console.log(person1.constructor == Person); //true console.log(person2.constructor == Person); //true
我们要记住两个概念(构造函数,实例):
person1 和 person2 都是 构造函数 Person 的实例
一个公式:
实例的构造函数属性(constructor)指向构造函数。
三. 原型对象
在 JavaScript 中,每当定义一个对象(函数也是对象)时候,对象中都会包含一些预定义的属性。其中每个函数对象都有一个prototype
属性,这个属性指向函数的原型对象。(先用不管什么是 __proto__
第二节的课程会详细的剖析)
function Person() {} Person.prototype.name = 'Zaxlct'; Person.prototype.age = 28; Person.prototype.job = 'Software Engineer'; Person.prototype.sayName = function() { alert(this.name); } var person1 = new Person(); person1.sayName(); // 'Zaxlct' var person2 = new Person(); person2.sayName(); // 'Zaxlct' console.log(person1.sayName == person2.sayName); //true
我们得到了本文第一个「定律」:
每个对象都有 __proto__ 属性,但只有函数对象才有 prototype 属性
那什么是原型对象呢?
我们把上面的例子改一改你就会明白了:
Person.prototype = { name: 'Zaxlct', age: 28, job: 'Software Engineer', sayName: function() { alert(this.name); } }
原型对象,顾名思义,它就是一个普通对象(废话 = =!)。从现在开始你要牢牢记住原型对象就是 Person.prototype ,如果你还是害怕它,那就把它想想成一个字母 A: var A = Person.prototype
在上面我们给 A 添加了 四个属性:name、age、job、sayName。其实它还有一个默认的属性:constructor
在默认情况下,所有的原型对象都会自动获得一个
constructor
(构造函数)属性,这个属性(是一个指针)指向prototype
属性所在的函数(Person)
上面这句话有点拗口,我们「翻译」一下:A 有一个默认的 constructor
属性,这个属性是一个指针,指向 Person。即:Person.prototype.constructor == Person
在上面第二小节《构造函数》里,我们知道实例的构造函数属性(constructor)指向构造函数 :person1.constructor == Person
这两个「公式」好像有点联系:
person1.constructor == Person Person.prototype.constructor == Person
person1 为什么有 constructor 属性?那是因为 person1 是 Person 的实例。
那 Person.prototype 为什么有 constructor 属性??同理, Person.prototype (你把它想象成 A) 也是Person 的实例。
也就是在 Person 创建的时候,创建了一个它的实例对象并赋值给它的 prototype,基本过程如下:
var A = new Person(); Person.prototype = A; // 注:上面两行代码只是帮助理解,并不能正常运行
结论:原型对象(Person.prototype)是 构造函数(Person)的一个实例。
原型对象其实就是普通对象(但 Function.prototype 除外,它是函数对象,但它很特殊,他没有prototype属性(前面说道函数对象都有prototype属性))。看下面的例子:
function Person(){}; console.log(Person.prototype) //Person{} console.log(typeof Person.prototype) //Object console.log(typeof Function.prototype) // Function,这个特殊 console.log(typeof Object.prototype) // Object console.log(typeof Function.prototype.prototype) //undefined
Function.prototype
为什么是函数对象呢?
var A = new Function (); Function.prototype = A;
上文提到凡是通过 new Function( ) 产生的对象都是函数对象。因为 A 是函数对象,所以
Function.prototype
是函数对象。
那原型对象是用来做什么的呢?主要作用是用于继承。举个例子:
var Person = function(name){ this.name = name; // tip: 当函数执行时这个 this 指的是谁? }; Person.prototype.getName = function(){ return this.name; // tip: 当函数执行时这个 this 指的是谁? } var person1 = new person('Mick'); person1.getName(); //Mick
从这个例子可以看出,通过给 Person.prototype
设置了一个函数对象的属性,那有 Person 的实例(person1)出来的普通对象就继承了这个属性。具体是怎么实现的继承,就要讲到下面的原型链了。
小问题,上面两个 this 都指向谁?
var person1 = new person('Mick'); person1.name = 'Mick'; // 此时 person1 已经有 name 这个属性了 person1.getName(); //Mick
故两次 this 在函数执行时都指向 person1。
四. __proto__
JS 在创建对象(不论是普通对象还是函数对象)的时候,都有一个叫做__proto__
的内置属性,用于指向创建它的构造函数的原型对象。
对象 person1 有一个 __proto__
属性,创建它的构造函数是 Person,构造函数的原型对象是 Person.prototype ,所以:person1.__proto__ == Person.prototype
请看下图:
根据上面这个连接图,我们能得到:
Person.prototype.constructor == Person; person1.__proto__ == Person.prototype; person1.constructor == Person;
不过,要明确的真正重要的一点就是,这个连接存在于实例(person1
)与构造函数(Person
)的原型对象(Person.prototype
)之间,而不是存在于实例(person1
)与构造函数(Person
)之间。
注意:因为绝大部分浏览器都支持__proto__属性,所以它才被加入了 ES6 里(ES5 部分浏览器也支持,但还不是标准)。
五. 构造器
熟悉 Javascript 的童鞋都知道,我们可以这样创建一个对象:
var obj = {}
它等同于下面这样:
var obj = new Object()
obj 是构造函数(Object)的一个实例。所以:
obj.constructor === Object obj.__proto__ === Object.prototype
新对象 obj 是使用 new 操作符后跟一个构造函数来创建的。构造函数(Object)本身就是一个函数(就是上面说的函数对象),它和上面的构造函数 Person 差不多。只不过该函数是出于创建新对象的目的而定义的。所以不要被 Object 吓倒。
同理,可以创建对象的构造器不仅仅有 Object,也可以是 Array,Date,Function等。
所以我们也可以构造函数来创建 Array、 Date、Function
var b = new Array(); b.constructor === Array; b.__proto__ === Array.prototype; var c = new Date(); c.constructor === Date; c.__proto__ === Date.prototype; var d = new Function(); d.constructor === Function; d.__proto__ === Function.prototype;
这些构造器都是函数对象:
六. 原型链
小测试来检验一下你理解的怎么样:
person1.__proto__
是什么?Person.__proto__
是什么?Person.prototype.__proto__
是什么?Object.__proto__
是什么?Object.prototype__proto__
是什么?
答案:
第一题:
因为person1.__proto__ === person1 的构造函数.prototype
因为person1的构造函数 === Person
所以person1.__proto__ === Person.prototype
第二题:
因为Person.__proto__ === Person的构造函数.prototype
因为Person的构造函数 === Function
所以Person.__proto__ === Function.prototype
第三题:
Person.prototype
是一个普通对象,我们无需关注它有哪些属性,只要记住它是一个普通对象。
因为一个普通对象的构造函数 === Object
所以Person.prototype.__proto__ === Object.prototype
第四题,参照第二题,因为 Person 和 Object 一样都是构造函数
第五题:
Object.prototype
对象也有proto属性,但它比较特殊,为 null 。因为 null 处于原型链的顶端,这个只能记住。Object.prototype.__proto__ === null
七. 函数对象 (复习一下前面的知识点)
所有函数对象的proto都指向Function.prototype,它是一个空函数(Empty function)
Number.__proto__ === Function.prototype // true Number.constructor == Function //true Boolean.__proto__ === Function.prototype // true Boolean.constructor == Function //true String.__proto__ === Function.prototype // true String.constructor == Function //true // 所有的构造器都来自于Function.prototype,甚至包括根构造器Object及Function自身 Object.__proto__ === Function.prototype // true Object.constructor == Function // true // 所有的构造器都来自于Function.prototype,甚至包括根构造器Object及Function自身 Function.__proto__ === Function.prototype // true Function.constructor == Function //true Array.__proto__ === Function.prototype // true Array.constructor == Function //true RegExp.__proto__ === Function.prototype // true RegExp.constructor == Function //true Error.__proto__ === Function.prototype // true Error.constructor == Function //true Date.__proto__ === Function.prototype // true Date.constructor == Function //true
JavaScript中有内置(build-in)构造器/对象共计12个(ES5中新加了JSON),这里列举了可访问的8个构造器。剩下如Global不能直接访问,Arguments仅在函数调用时由JS引擎创建,Math,JSON是以对象形式存在的,无需new。它们的proto是Object.prototype。如下
Math.__proto__ === Object.prototype // true Math.construrctor == Object // true JSON.__proto__ === Object.prototype // true JSON.construrctor == Object //true
上面说的函数对象当然包括自定义的。如下
// 函数声明 function Person() {} // 函数表达式 var Perosn = function() {} console.log(Person.__proto__ === Function.prototype) // true console.log(Man.__proto__ === Function.prototype) // true
这说明什么呢?
所有的构造器都来自于 Function.prototype
,甚至包括根构造器Object
及Function
自身。所有构造器都继承了·Function.prototype·的属性及方法。如length、call、apply、bind
Function.prototype
也是唯一一个typeof XXX.prototype
为 function
的prototype
。其它的构造器的prototype
都是一个对象
console.log(typeof Function.prototype) // function console.log(typeof Object.prototype) // object console.log(typeof Number.prototype) // object console.log(typeof Boolean.prototype) // object console.log(typeof String.prototype) // object console.log(typeof Array.prototype) // object console.log(typeof RegExp.prototype) // object console.log(typeof Error.prototype) // object console.log(typeof Date.prototype) // object console.log(typeof Object.prototype) // object
噢,上面还提到它是一个空的函数,console.log(Function.prototype)
下看看
知道了所有构造器(含内置及自定义)的__proto__
都是Function.prototype
,那Function.prototype
的__proto__
是谁呢?
相信都听说过JavaScript中函数也是一等公民,那从哪能体现呢?如下
console.log(Function.prototype.__proto__ === Object.prototype) // true
这说明所有的构造器也都是一个普通 JS 对象,可以给构造器添加/删除属性等。同时它也继承了Object.prototype上的所有方法:toString、valueOf、hasOwnProperty等。
最后Object.prototype的proto是谁?
Object.prototype.__proto__ === null // true
已经到顶了,为null。(读到现在,再回过头看第五章,能明白吗?)
八. Prototype
在 ECMAScript 核心所定义的全部属性中,最耐人寻味的就要数
prototype
属性了。对于 ECMAScript 中的引用类型而言,prototype
是保存着它们所有实例方法的真正所在。换句话所说,诸如toString()
和valuseOf()
等方法实际上都保存在prototype
名下,只不过是通过各自对象的实例访问罢了。
——《JavaScript 高级程序设计》第三版 P116
我们知道 JS 内置了一些方法供我们使用,比如:
对象可以用 constructor/toString()/valueOf()
等方法;
数组可以用 map()/filter()/reducer()
等方法;
数字可用用 parseInt()/parseFloat()
等方法;
当我们创建一个函数时:
var Person = new Object()
Person
是 Object
的实例,所以 Person
继承了Object
的原型对象Object.prototype
上所有的方法:
Object 的每个实例都具有以上的属性和方法。
所以我可以用 Person.constructor
也可以用 Person.hasOwnProperty
。
当我们创建一个数组时:
var num = new Array()
num
是 Array
的实例,所以 num
继承了Array
的原型对象Array.prototype
上所有的方法:
怎么是一个空数组???
我们可以用一个 ES5 提供的新方法:Object.getOwnPropertyNames
获取所有(包括不可枚举的属性)的属性名不包括 prototy
中的属性,返回一个数组:
var arrayAllKeys = Array.prototype; // [] 空数组 // 只得到 arrayAllKeys 这个对象里所有的属性名(不会去找 arrayAllKeys.prototype 中的属性) console.log(Object.getOwnPropertyNames(arrayAllKeys)); /* 输出: ["length", "constructor", "toString", "toLocaleString", "join", "pop", "push", "concat", "reverse", "shift", "unshift", "slice", "splice", "sort", "filter", "forEach", "some", "every", "map", "indexOf", "lastIndexOf", "reduce", "reduceRight", "entries", "keys", "copyWithin", "find", "findIndex", "fill"] */
这样你就明白了随便声明一个数组,它为啥能用那么多方法了。
细心的你肯定发现了Object.getOwnPropertyNames(arrayAllKeys)
输出的数组里并没有 constructor/hasOwnPrototype
等对象的方法(你肯定没发现)。
但是随便定义的数组也能用这些方法
var num = [1]; console.log(num.hasOwnPrototype()) // false (输出布尔值而不是报错)
因为Array.prototype
虽然没这些方法,但是它有原型对象(__proto__
):
// 上面我们说了 Object.prototype 就是一个普通对象。 Array.prototype.__proto__ == Object.prototype
所以 Array.prototype
继承了对象的所有方法,当你用num.hasOwnPrototype()
时,JS 会先查一下它的构造函数 (Array
) 的原型对象 Array.prototype
有没有有hasOwnPrototype()
方法,没查到的话继续查一下 Array.prototype
的原型对象 Array.prototype.__proto__
有没有这个方法。
当我们创建一个函数时:
var f = new Function("x","return x*x;"); //当然你也可以这么创建 f = function(x){ return x*x } console.log(f.arguments) // arguments 方法从哪里来的? console.log(f.call(window)) // call 方法从哪里来的? console.log(Function.prototype) // function() {} (一个空的函数) console.log(Object.getOwnPropertyNames(Function.prototype)); /* 输出 ["length", "name", "arguments", "caller", "constructor", "bind", "toString", "call", "apply"] */
我们再复习第八小节这句话:
所有函数对象 proto都指向
Function.prototype
,它是一个空函数(Empty function)
嗯,我们验证了它就是空函数。不过不要忽略前半句。我们枚举出了它的所有的方法,所以所有的函数对象都能用,比如:
函数对象
如果你还没搞懂啥是函数对象,那我也不知道怎么拯救你了。
还有,我建议你可以再复习下为什么:
Function.prototype 是唯一一个typeof XXX.prototype为 “function”的prototype
我猜你肯定忘了。
九. 复习一下
第八小节我们总结了:所有函数对象的 __proto__ 都指向 Function.prototype,它是一个空函数(Empty function)
但是你可别忘了在第三小节我们总结的:所有对象的 __proto__ 都指向其构造器的 prototype
咦,我找了半天怎么没找到这句话……我们下面再复习下这句话。
先看看 JS 内置构造器:
var obj = {name: 'jack'} var arr = [1,2,3] var reg = /hello/g var date = new Date var err = new Error('exception') console.log(obj.__proto__ === Object.prototype) // true console.log(arr.__proto__ === Array.prototype) // true console.log(reg.__proto__ === RegExp.prototype) // true console.log(date.__proto__ === Date.prototype) // true console.log(err.__proto__ === Error.prototype) // true
再看看自定义的构造器,这里定义了一个 Person
:
function Person(name) { this.name = name; } var p = new Person('jack') console.log(p.__proto__ === Person.prototype) // true
p
是 Person
的实例对象,p
的内部原型总是指向其构造器 Person
的原型对象 prototype
。
每个对象都有一个 constructor
属性,可以获取它的构造器,因此以下打印结果也是恒等的:
function Person(name) { this.name = name } var p = new Person('jack') console.log(p.__proto__ === p.constructor.prototype) // true
上面的Person
没有给其原型添加属性或方法,这里给其原型添加一个getName
方法:
function Person(name) { this.name = name } // 修改原型 Person.prototype.getName = function() {} var p = new Person('jack') console.log(p.__proto__ === Person.prototype) // true console.log(p.__proto__ === p.constructor.prototype) // true
可以看到p.__proto__
与Person.prototype
,p.constructor.prototype
都是恒等的,即都指向同一个对象。
如果换一种方式设置原型,结果就有些不同了:
function Person(name) { this.name = name } // 重写原型 Person.prototype = { getName: function() {} } var p = new Person('jack') console.log(p.__proto__ === Person.prototype) // true console.log(p.__proto__ === p.constructor.prototype) // false
这里直接重写了 Person.prototype
(注意:上一个示例是修改原型)。输出结果可以看出p.__proto__
仍然指向的是Person.prototype
,而不是p.constructor.prototype
。
这也很好理解,给Person.prototype
赋值的是一个对象直接量{getName: function(){}}
,使用对象直接量方式定义的对象其构造器(constructor
)指向的是根构造器Object
,Object.prototype
是一个空对象{}
,{}
自然与{getName: function(){}}
不等。如下:
var p = {} console.log(Object.prototype) // 为一个空的对象{} console.log(p.constructor === Object) // 对象直接量方式定义的对象其constructor为Object console.log(p.constructor.prototype === Object.prototype) // 为true,不解释(๑ˇ3ˇ๑)
十. 原型链(再复习一下:)
下面这个例子你应该能明白了!
function Person(){} var person1 = new Person(); console.log(person1.__proto__ === Person.prototype); // true console.log(Person.prototype.__proto__ === Object.prototype) //true console.log(Object.prototype.__proto__) //null Person.__proto__ == Function.prototype; //true console.log(Function.prototype)// function(){} (空函数) var num = new Array() console.log(num.__proto__ == Array.prototype) // true console.log( Array.prototype.__proto__ == Object.prototype) // true console.log(Array.prototype) // [] (空数组) console.log(Object.prototype.__proto__) //null console.log(Array.__proto__ == Function.prototype)// true
疑点解惑:
Object.__proto__ === Function.prototype // true
Object
是函数对象,是通过new Function()
创建的,所以Object.__proto__
指向Function.prototype
。(参照第八小节:「所有函数对象的__proto__
都指向Function.prototype
」)
Function.__proto__ === Function.prototype // true
Function
也是对象函数,也是通过new Function()
创建,所以Function.__proto__
指向Function.prototype
。
自己是由自己创建的,好像不符合逻辑,但仔细想想,现实世界也有些类似,你是怎么来的,你妈生的,你妈怎么来的,你姥姥生的,……类人猿进化来的,那类人猿从哪来,一直追溯下去……,就是无,(NULL生万物)
正如《道德经》里所说“无,名天地之始”。
Function.prototype.__proto__ === Object.prototype //true
其实这一点我也有点困惑,不过也可以试着解释一下。
Function.prototype
是个函数对象,理论上他的__proto__
应该指向Function.prototype
,就是他自己,自己指向自己,没有意义。
JS一直强调万物皆对象,函数对象也是对象,给他认个祖宗,指向Object.prototype
。Object.prototype.__proto__ === null
,保证原型链能够正常结束。
十一 总结
- 原型和原型链是JS实现继承的一种模型。
- 原型链的形成是真正是靠
__proto__
而非prototype
要深入理解这句话,我们再举个例子,看看前面你真的理解了吗?
var animal = function(){}; var dog = function(){}; animal.price = 2000; dog.prototype = animal; var tidy = new dog(); console.log(dog.price) //undefined console.log(tidy.price) // 2000
这里解释一下:
var dog = function(){}; dog.prototype.price = 2000; var tidy = new dog(); console.log(tidy.price); // 2000 console.log(dog.price); //undefined
var dog = function(){}; var tidy = new dog(); tidy.price = 2000; console.log(dog.price); //undefined
这个明白吧?想一想我们上面说过这句话:
实例(
tidy
)和 原型对象(dog.prototype
)存在一个连接。不过,要明确的真正重要的一点就是,这个连接存在于实例(tidy
)与构造函数的原型对象(dog.prototype
)之间,而不是存在于实例(tidy
)与构造函数(dog
)之间。
聪明的你肯定想通了吧。
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