搞懂 JavaScript 继承原理

摘要： 理解JS继承。

• 原文：搞懂 JavaScript 继承原理
• 作者：前端小智

Fundebug经授权转载，版权归原作者所有。

在理解继承之前，需要知道 js 的三个东西：

• 1. 什么是 JS 原型链
• 2. this 的值到底是什么
• 3. JS 的 new 到底是干什么的

1. 什么是 JS 原型链？

我们知道 JS 有对象，比如

var obj = { name: "obj" };

我们通过控制台把 obj 打印出来：

我们会发现 obj 已经有几个属性（方法）了。那么问题来了：valueOf / toString / constructor 是怎么来？我们并没有给 obj.valueOf 赋值呀。

上面这个图有点难懂，我手画一个示意图：

我们发现控制台打出来的结果是：

• obj 本身有一个属性 name (这是我们给它加的)
• obj 还有一个属性叫做 proto(它是一个对象)
• obj 还有一个属性，包括 valueOf, toString, constructor 等
• obj.proto其实也有一个叫做proto的属性(console.log 没有显示)，值为 null

现在回到我们的问题：obj 为什么会拥有 valueOf / toString / constructor 这几个属性？

答案： 这跟 proto有关 。

当我们「读取」 obj.toString 时，JS 引擎会做下面的事情：

• 看看 obj 对象本身有没有 toString 属性。没有就走到下一步。
• 看看 obj.proto 对象有没有 toString 属性， 发现 obj.proto 有 toString 属性， 于是找到了，所以 obj.toString 实际就是第 2 步中找到的 obj.proto.toString。
• 如果 obj.proto没有，那么浏览器会继续查看 obj.proto.proto
• 如果 obj.proto.proto也没有，那么浏览器会继续查看 obj.proto.proto.proto
• 直到找到 toString 或者 proto 为 null。

上面的过程，就是「读」属性的「搜索过程」。而这个「搜索过程」，是连着由 proto 组成的链子一直走的。这个链子，就叫做「原型链」。

共享原型链

现在我们还有另一个对象

var obj2 = { name: "obj2" };

如图:

那么 obj.toString 和 obj2.toString 其实是同一东西， 也就是 obj2.proto.toString。

说白了，我们改其中的一个 proto.toString ，那么另外一个其实也会变!

差异化

如果我们想让 obj.toString 和 obj2.toString 的行为不同怎么做呢？
直接赋值就好了：

obj.toString = function() {
    return "新的 toString 方法";
};

小结

• [读]属性时会沿着原型链搜索
• [新增]属性时不会去看原型链

2. this 的值到底是什么

你可能遇到过这样的 JS 面试题：

var obj = {
    foo: function() {
        console.log(this);
    }
};

var bar = obj.foo;
obj.foo(); // 打印出的 this 是 obj
bar(); // 打印出的 this 是 window

请解释最后两行函数的值为什么不一样。

函数调用

JS（ES5）里面有三种函数调用形式：

func(p1, p2);
obj.child.method(p1, p2);
func.call(context, p1, p2); // 先不讲 apply

一般，初学者都知道前两种形式，而且认为前两种形式「优于」第三种形式。
我们方方老师大姥说了，你一定要记住，第三种调用形式，才是正常调用形式：

func.call(context, p1, p2);

其他两种都是语法糖，可以等价地变为 call 形式：

func(p1, p2)等价于 func.call(undefined, p1, p2);

obj.child.method(p1, p2) 等价于 obj.child.method.call(obj.child, p1, p2);

至此我们的函数调用只有一种形式：

func.call(context, p1, p2);

这样，this 就好解释了 this 就是上面 context。

this 是你 call 一个函数时传的 context，由于你从来不用 call 形式的函数调用，所以你一直不知道。

先看 func(p1, p2) 中的 this 如何确定：

当你写下面代码时;

function func() {
    console.log(this);
}

func();
等价于;

function func() {
    console.log(this);
}

func.call(undefined); // 可以简写为 func.call()

按理说打印出来的 this 应该就是 undefined 了吧，但是浏览器里有一条规则：

如果你传的 context 就 null 或者 undefined，那么 window 对象就是默认的 context（严格模式下默认 context 是 undefined）

因此上面的打印结果是 window。如果你希望这里的 this 不是 window，很简单：

func.call(obj); // 那么里面的 this 就是 obj 对象了

回到题目：

var obj = {
    foo: function() {
        console.log(this);
    }
};

var bar = obj.foo;
obj.foo(); // 转换为 obj.foo.call(obj)，this 就是 obj
bar();
// 转换为 bar.call()
// 由于没有传 context
// 所以 this 就是 undefined
// 最后浏览器给你一个默认的 this —— window 对象

[ ] 语法

function fn() {
    console.log(this);
}
var arr = [fn, fn2];
arr[0](); // 这里面的 this 又是什么呢？

我们可以把 arr0 想象为 arr.0( )，虽然后者的语法错了，但是形式与转换代码里的 obj.child.method(p1, p2) 对应上了，于是就可以愉快的转换了：

arr[0]();

假想为 arr.0()
然后转换为 arr.0.call(arr)
那么里面的 this 就是 arr 了 :)

小结：

• this 就是你 call 一个函数时，传入的第一个参数。
• 如果你的函数调用不是 call 形式， 请将其转换为 call 形式

码部署后可能存在的BUG没法实时知道，事后为了解决这些BUG，花了大量的时间进行log 调试，这边顺便给大家推荐一个好用的BUG监控工具 Fundebug。

3. JS 的 new 到底是干什么的？

我们声明一个士兵，具有如下属性：

var 士兵 = {
    ID: 1, // 用于区分每个士兵
    兵种: "美国大兵",
    攻击力: 5,
    生命值: 42,
    行走: function() {
        /*走俩步的代码*/
    },
    奔跑: function() {
        /*狂奔的代码*/
    },
    死亡: function() {
        /*Go die*/
    },
    攻击: function() {
        /*糊他熊脸*/
    },
    防御: function() {
        /*护脸*/
    }
};

我们制造一个士兵， 只需要这样：

兵营.制造(士兵);

如果需要制造 100 个士兵怎么办呢？

循环 100 次吧：

var 士兵们 = []
var 士兵
for(var i=0; i<100; i++){
  士兵 = {
    ID: i, // ID 不能重复
    兵种:"美国大兵",
    攻击力:5,
    生命值:42,
    行走:function(){ /*走俩步的代码*/}，
    奔跑:function(){ /*狂奔的代码*/  },
    死亡:function(){ /*Go die*/    },
    攻击:function(){ /*糊他熊脸*/   },
    防御:function(){ /*护脸*/       }
  }
  士兵们.push(士兵)
}

兵营.批量制造(士兵们)

哎呀，看起来好简单

质疑

上面的代码存在一个问题：浪费了很多内存

• 行走、奔跑、死亡、攻击、防御这五个动作对于每个士兵其实是一样的，只需要各自引用同一个函数就可以了，没必要重复创建 100 个行走、100 个奔跑……
• 这些士兵的兵种和攻击力都是一样的，没必要创建 100 次。
• 只有 ID 和生命值需要创建 100 次，因为每个士兵有自己的 ID 和生命值。

改进

通过第一节可以知道 ，我们可以通过原型链来解决重复创建的问题：我们先创建一个「士兵原型」，然后让「士兵」的 proto 指向「士兵原型」。

var 士兵原型 = {
  兵种:"美国大兵",
  攻击力:5,
  行走:function(){ /*走俩步的代码*/}，
  奔跑:function(){ /*狂奔的代码*/  },
  死亡:function(){ /*Go die*/    },
  攻击:function(){ /*糊他熊脸*/   },
  防御:function(){ /*护脸*/       }
}

var 士兵们 = []
var 士兵
for(var i=0; i<100; i++){
  士兵 = {
    ID: i, // ID 不能重复
    生命值:42
  }

  /*实际工作中不要这样写，因为 __proto__ 不是标准属性*/
  士兵.__proto__ = 士兵原型

  士兵们.push(士兵)
}

兵营.批量制造(士兵们)

优雅？

有人指出创建一个士兵的代码分散在两个地方很不优雅，于是我们用一个函数把这两部分联系起来：

function 士兵(ID){
  var 临时对象 = {};
  临时对象.__proto__ = 士兵.原型;
  临时对象.ID = ID;
  临时对象.生命值 = 42;

  return 临时对象;
}

士兵.原型 = {
  兵种:"美国大兵",
  攻击力:5,
  行走:function(){ /*走俩步的代码*/}，
  奔跑:function(){ /*狂奔的代码*/  },
  死亡:function(){ /*Go die*/    },
  攻击:function(){ /*糊他熊脸*/   },
  防御:function(){ /*护脸*/       }
}

// 保存为文件：士兵.js

 然后就可以愉快地引用「士兵」来创建士兵了：

var 士兵们 = []
for(var i=0; i<100; i++){
  士兵们.push(士兵(i))
}

兵营.批量制造(士兵们)

JS 之父看到大家都这么搞，觉得何必呢，我给你们个糖吃，于是 JS 之父创建了 new 关键字，可以让我们少写几行代码：

只要你在士兵前面使用 new 关键字，那么可以少做四件事情：

1. 不用创建临时对象，因为 new 会帮你做（你使用「this」就可以访问到临时对象）；
2. 不用绑定原型，因为 new 会帮你做(new 为了知道原型在哪，所以指定原型的名字 prototype);
3. 不用 return 临时对象，因为 new 会帮你做；
4. 不要给原型想名字了，因为 new 指定名字为 prototype。

这一次用 new 来写

function 士兵(ID){
  this.ID = ID
  this.生命值 = 42
}

士兵.prototype = {
  兵种:"美国大兵",
  攻击力:5,
  行走:function(){ /*走俩步的代码*/},
  奔跑:function(){ /*狂奔的代码*/  },
  死亡:function(){ /*Go die*/    },
  攻击:function(){ /*糊他熊脸*/   },
  防御:function(){ /*护脸*/       }
}

// 保存为文件：士兵.js
然后是创建士兵（加了一个 new 关键字）：

var 士兵们 = []
for(var i=0; i<100; i++){
  士兵们.push(new 士兵(i))
}

兵营.批量制造(士兵们)

new 的作用，就是省那么几行代码。（也就是所谓的语法糖）

注意 constructor 属性

new 操作为了记录「临时对象是由哪个函数创建的」，所以预先给「士兵.prototype」加了一个 constructor 属性：

士兵.prototype = {
    constructor: 士兵
};

如果你重新对「士兵.prototype」赋值，那么这个 constructor 属性就没了，所以你应该这么写：

士兵.prototype.兵种 = "美国大兵";
士兵.prototype.攻击力 = 5;
士兵.prototype.行走 = function() {
    /*走俩步的代码*/
};
士兵.prototype.奔跑 = function() {
    /*狂奔的代码*/
};
士兵.prototype.死亡 = function() {
    /*Go die*/
};
士兵.prototype.攻击 = function() {
    /*糊他熊脸*/
};
士兵.prototype.防御 = function() {
    /*护脸*/
};

或者你也可以自己给 constructor 重新赋值：

士兵.prototype = {
    constructor: 士兵,
    兵种: "美国大兵",
    攻击力: 5,
    行走: function() {
        /*走俩步的代码*/
    },
    奔跑: function() {
        /*狂奔的代码*/
    },
    死亡: function() {
        /*Go die*/
    },
    攻击: function() {
        /*糊他熊脸*/
    },
    防御: function() {
        /*护脸*/
    }
};

四、继承

继承的本质就是上面的讲的原型链

1)借助构造函数实现继承

function Parent1() {
    this.name = "parent1";
}

Parent1.prototype.say = function() {};

function Child1() {
    Parent1.call(this);
    this.type = "child";
}

console.log(new Child1());

打印结果：

这个主要是借用 call 来改变 this 的指向，通过 call 调用 Parent ，此时 Parent 中的 this 是指 Child1。有个缺点，从打印结果看出 Child1 并没有 say 方法，所以这种只能继承父类的实例属性和方法，不能继承原型属性/方法。

2)借助原型链实现继承

/**
 * 借助原型链实现继承
 */
function Parent2() {
    this.name = "parent2";
    this.play = [1, 2, 3];
}

function Child2() {
    this.type = "child2";
}
Child2.prototype = new Parent2();

console.log(new Child2());

var s1 = new Child2();
var s2 = new Child2();

打印：

通过一讲的，我们知道要共享莫些属性，需要 对象.proto = 父亲对象的.prototype,但实际上我们是不能直接 操作proto，这时我们可以借用 new 来做，所以
Child2.prototype = new Parent2(); <=> Child2.prototype.proto = Parent2.prototype; 这样我们借助 new 这个语法糖，就可以实现原型链继承。但这里有个总是，如打印结果，我们给 s1.play 新增一个值 ，s2 也跟着改了。所以这个是原型链继承的缺点，原因是 s1.pro 和 s2.pro指向同一个地址即 父类的 prototype。

3)组合方式实现继承

/**
 * 组合方式
 */

function Parent3() {
    this.name = "parent3";
    this.play = [1, 2, 3];
}

Parent3.prototype.say = function() {};

function Child3() {
    Parent3.call(this);
    this.type = "child3";
}

Child3.prototype = new Parent3();

var s3 = new Child3();
var s4 = new Child3();
s3.play.push(4);
console.log(new Child3());
console.log(s3.play, s4.play);

打印:

将 1 和 2 两种方式组合起来，就可以解决 1 和 2 存在问题，这种方式为组合继承。这种方式有点缺点就是我实例一个对象的时， 父类 new 了两次，一次是 var s3 = new Child3()对应 Child3.prototype = new Parent3()还要 new 一次。

4)组合继承的优化 1

function Parent4() {
    this.name = "parent4";
    this.play = [1, 2, 3];
}

Parent4.prototype.say = function() {};

function Child4() {
    Parent4.call(this);
    this.type = "child4";
}

Child4.prototype = Parent4.prototype;

var s5 = new Child4();
var s6 = new Child4();

这边主要为 Child4.prototype = Parent4.prototype， 因为我们通过构造函数就可以拿到所有属性和实例的方法，那么现在我想继承父类的原型对象，所以你直接赋值给我就行，不用在去 new 一次父类。其实这种方法还是有问题的，如果我在控制台打印以下两句:

从打印可以看出，此时我是没有办法区分一个对象 是直接 由它的子类实例化还是父类呢？我们还有一个方法判断来判断对象是否是类的实例，那就是用 constructor,我在控制台打印以下内容：

咦，你会发现它指向的是父类 ，这显然不是我们想要的结果， 上面讲过我们 prototype 里面有一个 constructor, 而我们此时子类的 prototype 指向是 父类的 prototye ,而父类 prototype 里面的 contructor 当然是父类自己的，这个就是产生该问题的原因。

组合继承的优化 2

/**
 * 组合继承的优化2
 */

function Parent5() {
    this.name = "parent4";
    this.play = [1, 2, 3];
}

Parent5.prototype.say = function() {};

function Child5() {
    Parent5.call(this);
    this.type = "child4";
}

Child5.prototype = Object.create(Parent5.prototype);

这里主要使用Object.create()，它的作用是将对象继承到proto属性上。举个例子：

var test = Object.create({ x: 123, y: 345 });
console.log(test); //{}
console.log(test.x); //123
console.log(test.__proto__.x); //3
console.log(test.__proto__.x === test.x); //true

那大家可能说这样解决了吗，其实没有解决,因为这时 Child5.prototype 还是没有自己的 constructor,它要找的话还是向自己的原型对象上找最后还是找到 Parent5.prototype, constructor 还是 Parent5 ,所以要给 Child5.prototype 写自己的 constructor:

Child5.prototype = Object.create(Parent5.prototype);
Child5.prototype.constructor = Child5;

参考

• 什么是 JS 原型链？
• this 的值到底是什么？一次说清楚
• JS 的 new 到底是干什么的？

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