JavaScript原型繼承工作原理
JavaScript采用原型繼承這事兒是眾所皆知的,但由于它默認(rèn)只提供了一個(gè)實(shí)現(xiàn)的實(shí)例,也就是 new
運(yùn)算符,因此對于它的解釋總是令人困惑。這篇文章旨在闡明什么是原型繼承以及在JavaScript中究竟如何使用原型繼承。
原型繼承的定義
當(dāng)你閱讀關(guān)于JS原型繼承的解釋時(shí),你時(shí)常會(huì)看到以下這段文字:
當(dāng)查找一個(gè)對象的屬性時(shí),JavaScript 會(huì)向上遍歷原型鏈,直到找到給定名稱的屬性為止。——出自JavaScript秘密花園 |
大多數(shù)JavaScript的實(shí)現(xiàn)用 __proto__
屬性來表示一個(gè)對象的原型鏈。在這篇文章里我們將看到 __proto__
與 prototype
的區(qū)別何在。
注:__proto__
是一個(gè)不應(yīng)在你代碼中出現(xiàn)的非正規(guī)的用法,這里僅僅用它來解釋JavaScript原型繼承的工作原理。
以下代碼展示了JS引擎如何查找屬性:
- function getProperty(obj, prop) {
- if (obj.hasOwnProperty(prop))
- return obj[prop]
- else if (obj.__proto__ !== null)
- return getProperty(obj.__proto__, prop)
- else
- return undefined
- }
讓我們舉一個(gè)常見的例子:二維點(diǎn),擁有二維坐標(biāo) x
y
,同似擁有一個(gè) print
方法。
用之前我們說過的原型繼承的定義,我們創(chuàng)建一個(gè)對象 Point
,擁有三個(gè)屬性:x
,y
和 print
。為了能創(chuàng)建一個(gè)新的二維點(diǎn),我們需要?jiǎng)?chuàng)建一個(gè)新的對象,讓他其中的 __proto__
屬性指向 Point
:
- var Point = {
- x: 0,
- y: 0,
- print: function () { console.log(this.x, this.y); }
- };
- var p = {x: 10, y: 20, __proto__: Point};
- p.print(); // 10 20
JavaScript怪異的原型繼承
令人困惑的是,每個(gè)教授原型繼承的人都不會(huì)給出這樣一段代碼,反而會(huì)給出下面這樣的代碼:
- function Point(x, y) {
- this.x = x;
- this.y = y;
- }
- Point.prototype = {
- print: function () { console.log(this.x, this.y); }
- };
- var p = new Point(10, 20);
- p.print(); // 10 20
這和說好的不一樣啊,這里 Point
變成了函數(shù),然后還有個(gè)什么 prototype
的屬性,而且有了 new
運(yùn)算符。這他喵的是什么情況?
new 運(yùn)算符是如何工作的
造物者 Brendan Eich 想讓JS和傳統(tǒng)的面向?qū)ο蟮木幊陶Z言差不太多,如Java和C++。在這些語言里,我們采用 new
運(yùn)算符來給類實(shí)例化一個(gè)新的對象。所以他在JS里寫了一個(gè) new
運(yùn)算符。
- C++里有用來初始化實(shí)例屬性的構(gòu)造函數(shù)概念,因此
new
運(yùn)算符必須針對函數(shù)。 - 我們需要將對象的方法放到一個(gè)地方去,既然我們在用原型語言,我們就把它放到函數(shù)的原型屬性中去。
new
運(yùn)算符接受一個(gè)函數(shù) F
及其參數(shù):new F(arguments...)
。這一過程分為三步:
- 創(chuàng)建類的實(shí)例。這步是把一個(gè)空的對象的
__proto__
屬性設(shè)置為F.prototype
。 - 初始化實(shí)例。函數(shù)
F
被傳入?yún)?shù)并調(diào)用,關(guān)鍵字this
被設(shè)定為該實(shí)例。 - 返回實(shí)例。
現(xiàn)在我們知道了 new
是怎么工作的,我們可以用JS代碼實(shí)現(xiàn)一下:
- function New (f) {
- var n = { '__proto__': f.prototype }; /*第一步*/
- return function () {
- f.apply(n, arguments); /*第二步*/
- return n; /*第三步*/
- };
- }
一個(gè)小小的例子來看一下他的工作狀況:
- function Point(x, y) {
- this.x = x;
- this.y = y;
- }
- Point.prototype = {
- print: function () { console.log(this.x, this.y); }
- };
- var p1 = new Point(10, 20);
- p1.print(); // 10 20
- console.log(p1 instanceof Point); // true
- var p2 = New (Point)(10, 20);
- p2.print(); // 10 20
- console.log(p2 instanceof Point); // true
JavaScript中真正的原型繼承
JS的ECMA規(guī)范只允許我們采用 new
運(yùn)算符來進(jìn)行原型繼承。但是大宗師 Douglas Crockford 卻發(fā)現(xiàn)了一種可以利用 new
來實(shí)現(xiàn)真正的原型繼承的方式!他寫下了 Object.create
函數(shù)如下:
- Object.create = function (parent) {
- function F() {}
- F.prototype = parent;
- return new F();
- };
這看起來蠻奇怪的,但卻是相當(dāng)?shù)暮啙崳核鼊?chuàng)建了新的對象,并將其原型設(shè)置為你想設(shè)置的任意值。如果我們允許使用 __proto__
,那我們也可以這樣寫:
- Object.create = function (parent) {
- return { '__proto__': parent };
- };
下面這段代碼就是讓我們的 Point
采用真正的原型繼承:
- var Point = {
- x: 0,
- y: 0,
- print: function () { console.log(this.x, this.y); }
- };
- var p = Object.create(Point);
- p.x = 10;
- p.y = 20;
- p.print(); // 10 20
結(jié)論
我們已經(jīng)了解了JS原型繼承是什么,以及JS如何用特定的方式來實(shí)現(xiàn)之。然而使用真正的原型繼承(如 Object.create
以及 __proto__
)還是存在以下缺點(diǎn):
- 標(biāo)準(zhǔn)性差:
__proto__
不是一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)用法,甚至是一個(gè)不贊成使用的用法。同時(shí)原生態(tài)的Object.create
和道爺寫的原版也不盡相同。 - 優(yōu)化性差: 不論是原生的還是自定義的
Object.create
,其性能都遠(yuǎn)沒有new
的優(yōu)化程度高,前者要比后者慢高達(dá)10倍。
附圖,ECMA中的原型繼承解釋圖: