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,但由于它默認只提供了一個實現的實例,也就是 new
運算符,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
當你閱讀關于JS原型繼承的解釋時,你時常會看到以下這段文字:
當查找一個對象的屬性時,JavaScript 會向上遍歷原型鏈,直到找到給定名稱的屬性為止。——出自JavaScript秘密花園 |
大多數JavaScript的實現用 __proto__
屬性來表示一個對象的原型鏈。在這篇文章里我們將看到 __proto__
與 prototype
的區別何在。
注:__proto__
是一個不應在你代碼中出現的非正規的用法,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
- }
讓我們舉一個常見的例子:二維點,擁有二維坐標 x
y
,同似擁有一個 print
方法。
用之前我們說過的原型繼承的定義,我們創建一個對象 Point
,擁有三個屬性:x
,y
和 print
。為了能創建一個新的二維點,我們需要創建一個新的對象,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,每個教授原型繼承的人都不會給出這樣一段代碼,反而會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,然后還有個什么 prototype
的屬性,而且有了 new
運算符。這他喵的是什么情況?
new 運算符是如何工作的
造物者 Brendan Eich 想讓JS和傳統的面向對象的編程語言差不太多,如Java和C++。在這些語言里,我們采用 new
運算符來給類實例化一個新的對象。所以他在JS里寫了一個 new
運算符。
- C++里有用來初始化實例屬性的構造函數概念,因此
new
運算符必須針對函數。 - 我們需要將對象的方法放到一個地方去,既然我們在用原型語言,我們就把它放到函數的原型屬性中去。
new
運算符接受一個函數 F
及其參數:new F(arguments...)
。這一過程分為三步:
- 創建類的實例。這步是把一個空的對象的
__proto__
屬性設置為F.prototype
。 - 初始化實例。函數
F
被傳入參數并調用,關鍵字this
被設定為該實例。 - 返回實例。
現在我們知道了 new
是怎么工作的,我們可以用JS代碼實現一下:
- 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規范只允許我們采用 new
運算符來進行原型繼承。但是大宗師 Douglas Crockford 卻發現了一種可以利用 new
來實現真正的原型繼承的方式!他寫下了 Object.create
函數如下:
- Object.create = function (parent) {
- function F() {}
- F.prototype = parent;
- return new F();
- };
這看起來蠻奇怪的,但卻是相當的簡潔:它創建了新的對象,并將其原型設置為你想設置的任意值。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
結論
我們已經了解了JS原型繼承是什么,以及JS如何用特定的方式來實現之。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:
- 標準性差:
__proto__
不是一個標準用法,甚至是一個不贊成使用的用法。同時原生態的Object.create
和道爺寫的原版也不盡相同。 - 優化性差: 不論是原生的還是自定義的
Object.create
,其性能都遠沒有new
的優化程度高,前者要比后者慢高達10倍。
附圖,ECMA中的原型繼承解釋圖: