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JavaScript中的prototype原型学习指南

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:

查看图片

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:

查看图片

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:

查看图片

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。

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