你真的理解JS的繼承了嗎?

幻靈爾依發表於2019-04-17

噫籲嚱,js之難,難於上青天

本文小綱介紹

請先看下圖,如果各位大佬覺得soeasy,請直接 插隊這裡 檢視class繼承 。

你真的理解JS的繼承了嗎?

js 的繼承是通過原型鏈實現的,所以想要理解 js 的繼承,必須先吃透原型鏈!

原型和原型鏈

js 中的幾乎所有物件都有一個特殊的[[Prototype]]內建屬性,用來指定物件的原型物件,這個屬性實質上是對其他物件的引用。在瀏覽器中一般都會暴露一個私有屬性 __proto__,其實就是[[Prototype]]的瀏覽器實現。假如有一個物件var obj = {},那麼可以通過obj.__proto__ 訪問到其原型物件Object.prototype,即obj.__proto__ === Object.prototype。物件有[[Prototype]]指向一個原型物件,原型物件本身也是物件也有自己的[[Prototype]]指向別的原型物件,這樣串接起來,就組成了原型鏈。

var obj = [1, 2, 3]
obj.__proto__ === Array.prototype // true
Number.prototype.__proto__ === Object.prototype // true
Array.prototype.__proto__ === null // true
obj.toString()
複製程式碼

可以看出,上例中存在一個從objnull的原型鏈,如下:

obj----__proto__---->Array.prototype----__proto__---->Object.prototype----__proto__---->null
複製程式碼

上例中最後一行呼叫obj.toString()方法的時候,js 引擎就是沿著這條原型鏈查詢toString方法的。js 首先在obj物件自身上查詢toString方法;未找到,繼續沿著原型鏈查詢Array.prototype上有沒有toString;未找到,繼續沿著原型鏈在Object.prototype上查詢。最終在Object.prototype上找到了toString方法,於是淚流滿面的呼叫該方法。這就是原型鏈最基本的作用。

上面我說“js 中的幾乎所有物件都有一個特殊的[[Prototype]]內建屬性”,為什麼不是全部呢?因為 js 可以建立沒有內建屬性[[Prototype]]的物件:

var o = Object.create(null)
o.__proto__ // undefined
複製程式碼

Object.create是 es5 的方法,所有瀏覽器都已支援。該方法建立並返回一個新物件,並將新物件的原型物件賦值為第一個引數。在上例中,Object.create(null)建立了一個新物件並將物件的原型物件賦值為null。此時物件 o 是沒有內建屬性[[Prototype]]的(不知道為什麼o.__proto__不是null,希望知道的大佬評論解釋下,萬分感激)。

es5寄生組合繼承

es5 的繼承是通過修改子類的原型物件來實現的:

function SuperType(name){
  this.name = name;
  this.colors = ["red", "blue", "green"];
}
SuperType.prototype.sayName = function(){
  alert(this.name);
};
function SubType(name, age){
  SuperType.call(this, name);
  this.age = age;
}
SubType.prototype = Object.create(SuperType.prototype, {
  constructor: {
    value: SubType,
    enumerable: false,
    writable: true,
    configurable: true
  }
})
SubType.prototype.sayAge = function(){
  alert(this.age);
}; 
let instance = new SubType('gim', '17');
instance.sayName(); // 'gim'
instance.sayAge(); // '17'
複製程式碼
  1. 首先,這段程式碼宣告瞭父類 SuperType
  2. 其次,宣告瞭父類的原型物件方法 sayName
  3. 再次,宣告瞭子類 SubType,並在未來將要新建立的 SubType 例項環境上呼叫父類 SuperType.call,以獲取父類中的 namecolors 屬性。
  4. 再次,用 Object.create() 方法把子類的原型物件上的 __proto__ 屬性指向了父類的原型物件,並把子類建構函式重新賦值為子類。
  5. 然後,給子類的原型物件上新增方法 sayAge。
  6. 最後初始化例項物件instance。(呼叫new SubType('gim', '17')的時候會生成一個__proto__指向SubType.prototype的空物件,然後把this指向這個空物件。在新增完name、colors、age屬性之後,返回這個‘空物件’,也就是說instance最終就是這個‘空物件’。)

此時,程式碼中生成的原型鏈關係如下圖所示(下面三張圖擼了一下午,喜歡的幫忙點個贊謝謝):

es5寄生組合繼承

  • 子類的原型物件的 __proto__ 指向父類的原型物件。 圖中有兩種顏色的帶箭頭的線,紅色的線是我們生成的例項的原型鏈,是我們之所以能呼叫到 instance.sayName()instance.sayAge() 的根本所在。當呼叫instance.sayName()的時候,js引擎會先查詢instance物件中的自有屬性。未找到sayName屬性,則繼續沿原型鏈查詢,此時instance通過內建原型__proto__鏈到了SubType.prototype物件上。但在SubType.prototype上也未找到sayName屬性,繼續沿原型鏈查詢,此時SubType.prototype__proto__鏈到了SuperType.prototype物件上。在物件上找到了sayName屬性,於是查詢結束,開始呼叫。因此呼叫instance.sayName()相當於呼叫了instance.__proto__.__proto__.sayName(),只不過前者中sayName函式內this指向instance例項物件,而後者sayName函式內的this指向了SuperType.prototype(instance.__proto__.__proto__ === SuperType.prototype)物件。

  • 在 es5 的實現中,子類建構函式的 __proto__ 直接指向的是 Function.prototype 黑色的帶箭頭的線則是 es5 繼承中產生的‘副作用’,使得所有的函式的 __proto__ 指向了 Function.prototype,並最終指向 Object.prototype,從而使得我們宣告的函式可以直接呼叫 toString(定義在Function.prototype上)、hasOwnProperty(定義在Object.prototype上) 等方法,如:SubType.toString()、SubType.hasOwnProperty()等。

    下面看看es6中有哪些不同吧。

es6的繼承

es6 的繼承是由 class ... extends ... 實現的:

class SuperType {
  constructor(name) {
    this.name = name
    this.colors = ["red", "blue", "green"];
  }
  sayName() {
    alert(this.name)
  }
}
class SubType extends SuperType {
  constructor(name, age){
    super(name)
    this.age = age
  }
  sayAge() {
    alert(this.age)
  }
}
let instance = new SubType('gim', '17');
instance.sayName(); // 'gim'
instance.sayAge(); // '17'
複製程式碼

可以明顯的發現這段程式碼比之前的更加簡短和美觀。es6 class 實現繼承的核心在於使用關鍵字 extends 表明繼承自哪個父類,並且在子類建構函式中必須呼叫 super 關鍵字,super(name)相當於es5繼承實現中的 SuperType.call(this, name)

雖然結果可能如你所料的實現了原型鏈繼承,但是這裡還是有個需要注意的點值得一說。

es6的class ... extends ...繼承

如圖,es6中的 class 繼承存在兩條繼承鏈:

  1. 子類的原型物件的__proto__屬性,表示方法的繼承,總是指向父類的prototype屬性。 這點倒和經典繼承是一致的。 如紅線所示,子類SubTypeprototype屬性的__proto__指向父類SuperTypeprototype屬性。 相當於呼叫Object.setPrototypeOf(SubType.prototype, SuperType.prototype); 因為和經典繼承相同,這裡不再累述。

  2. 子類建構函式的__proto__屬性,表示建構函式的繼承,總是指向父類。 這是個值得注意的點,和es5中的繼承不同,如藍線所示,子類SubType__proto__指向父類SuperType。相當於呼叫了Object.setPrototypeOf(SubType, SuperType); es5繼承中子類和父類的內建原型直接指向的都是Function.prototype,所以說Function是所有函式的爸爸。而在es6class...extends...實現的繼承中,子類的內建原型直接指向的是父類。 之所以注意到這點,是因為看 kyle 大佬的《你不知道的javascript 下》的時候,看到了class MyArray extends Array{}var arr = MyArray.of(3)這兩行程式碼,很不理解為什麼MyArray上面為什麼能調到of方法。因為按照es5中繼承的經驗,MyArray.__proto__應該指向了Function.prototype,而後者並沒有of方法。當時感覺世界觀都崩塌了,為什麼我以前的認知失效了?第二天重翻阮一峰老師的《ECMAScript6入門》才發現原來class實現的繼承是不同的。

知道了這點,就可以根據需求靈活運用Array類構造自己想要的類了:

class MyArray extends Array {
  [Symbol.toPrimitive](hint){
    if(hint === 'default' || hint === 'number'){	  
      return this.reduce((prev,curr)=> prev+curr, 0)
    }else{
      return this.toString()
    }
  }
}
let arr = MyArray.of(2,3,4);
arr+''; // '9'
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元屬性Symbol.toPrimitive定義了MyArray的例項發生強制型別轉換的時候應該執行的方法,hint的值可能是default/number/string中的一種。現在,例項arr能夠在發生加減乘除的強制型別轉換的時候,陣列內的每項會自動執行加性運算。

以上就是js實現繼承的兩種模式,可以發現class繼承和es5寄生組合繼承有相似之處,也有不同的地方。雖然class繼承存在一些問題(如暫不支援靜態屬性等),但是子類的內建原型指向父類這點是個不錯的改變,這樣我們就可以利用原生建構函式(Array等)構建自己想要的類了。

kyle大佬提到的行為委託

在讀《你不知道的javascript 上》的時候,感觸頗多。這本書真的是本良心書籍,讓我學會了LHS/RHS,讀懂了閉包,瞭解了詞法作用域,徹底理解了this指向,基本懂了js的原型鏈繼承。所以當時就忍不住又從頭讀了一遍。如果說諸多感受中最大的感受是啥,那一定是行為委託了。我第一次見過有大佬能夠如此強悍(至少沒見過國內的大佬這麼牛叉的),強悍到直接號召讀者抵制js的繼承模式(無論寄生組合繼承還是class繼承),並且提倡使用行為委託模式實現物件的關聯。我真的被折服了,要知道class可是w3c委員會制定出的標準,並且已經廣泛的應用到了業界中。關鍵的關鍵是,我確實認為行為委託確實更加清晰簡單(如有異議請指教)。

let SuperType = {
  initSuper(name) {
    this.name = name
    this.color = [1,2,3]
  },
  sayName() {
    alert(this.name)
  }
}
let SubType = {
  initSub(age) {
    this.age = age
  },
  sayAge() {
    alert(this.age)
  }
}
Object.setPrototypeOf(SubType,SuperType)
SubType.initSub('17')
SubType.initSuper('gim')
SubType.sayAge() // 'gim'
SubType.sayName() // '17'
複製程式碼

這就是模仿上面js繼承的兩個例子,利用行為委託實現的物件關聯。行為委託的實現非常超級極其的簡單,就是把父物件關聯到子物件的內建原型上,這樣就可以在子物件上直接呼叫父物件上的方法。行為委託生成的原型鏈沒有class繼承生成的原型鏈的複雜關係,一目瞭然。當然class有其存在的道理,但是在些許場景下,應該是行為委託更加合適吧。希望 safari 儘快實現Object.setPrototypeOf()方法,都 es10 了還未實現 es6 規定的方法,真是夠了。(P.S.終於在9.13號ios實現了 setPrototypeOf 方法,真的是 f 了)

kyle大佬倡導的行為委託

小子愚鈍,如果行為委託完全能夠實現實現class繼承的功能,而且更加簡單和清晰,我們開發的過程中為什麼不愉快的嘗試用一下呢?

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