JavaScript世界萬物誕生記

manxisuo發表於2016-10-27

一. 無中生有

起初,什麼都沒有。

造物主說:沒有東西本身也是一種東西啊,於是就有了null:

現在我們要造點兒東西出來。但是沒有原料怎麼辦?

有一個聲音說:不是有null嘛?

另一個聲音說:可是null代表無啊。

造物主說:那就無中生有吧!

於是:

JavaScript中的1號物件產生了,不妨把它叫做No. 1。

這個No. 1物件可不得了,它是真正的萬物始祖。它擁有的性質,是所有的物件都有的。

__proto__是什麼呢?是“生”的意思,或者叫做繼承。

二. 製造物件的機器

既然已經有了一個物件,剩下就好辦了,因為一生二,二生三,三生萬物嘛。

不過造物主很懶,他不想一個一個地親手製造物件。於是他做了一臺能夠製造物件的機器:

他給這臺機器起了一個名字:Object。

這臺機器並不能憑空造出物件,它需要一個模板物件,按照這個模板物件來製造物件。很自然的,它把目前僅有的No. 1物件作為模板。圖中的prototype就代表機器的模板物件。

機器如何啟動呢?通過new命令。你對著機器喊一聲:“new!”,物件就造出來了。

機器的產生,實現了物件的批量化自動化生產,解放了造物主的雙手。於是造物主忙別的去了。

如果機器只是按照模板的樣子,機械地複製出一模一樣的物件,那就太笨了。

人類的後代在繼承了父輩的性狀的基礎上,可以產生父輩沒有的性狀。同樣地,機器在製造物件時,除了繼承模板物件的屬性外,還可以新增新的屬性。這使得JavaScript世界越來越多樣化。

比如說,有一天Object機器製造一個物件,它有一個特殊的屬性,叫做flag,屬性值是10。用圖形表示是這樣的:

寫成程式碼就是:

var obj = new Object({ flag: 10 });

轟轟烈烈的造物運動開始了……

三. 更多製造物件的機器

一天天過去了,造物主來視察工作。看到Object製造出了好多好多物件,他非常高興。

同時他還發現:根據“物以類聚”的原則,這些物件可以分成很多類。聰明的造物主想,我何不多造幾臺機器,讓每一臺機器專門負責製造某一類物件呢?於是,他動手造出了幾臺機器並給它們起了名字。它們分別是:

String:用來製造表示一段文字的物件。
Number:用來製造表示一個數字的物件。
Boolean:用來製造表示是與非的物件。
Array:用來製造有序佇列物件。
Date:用來製造表示一個日期的物件。
Error:用來製造表示一個錯誤的物件。
……

多臺機器齊開動,各司其責,造物運動進入了一個新的階段……

造物主又開始思考了:雖然機器是用來製造物件的,但是機器本身實際上也是一種特殊物件啊。現在有了這麼多機器,我得好好總結一下它們的共同特徵,把它們也納入物件體系。

於是,造物主基於No. 1物件,造出了一個No. 2物件,用它來表示所有機器的共同特徵。換句話說,把它作為所有機器的原型物件。

(注:__proto__寫起來太麻煩了,後面我們用[p]來代替)

當然了,和Object一樣,這些機器也需要各自有一個模板物件,也就是它們的prototype屬性指向的那個物件。顯然它們的模板物件應該是繼承自No. 1物件的,即

這張圖顯示了JavaScript世界中那些最基本的機器本身的原型鏈,以及它們的模板物件的原型鏈。不過看起來太複雜了,所以後面我們就不再把它們完整地畫出來了。

四. 製造機器的機器

造物主高興地想:這下可好了,我造出了Object機器,實現了物件製造的自動化。然後又造出了String、Number等機器,實現了特定類別的物件製造的自動化。但是,為啥總感覺似乎還缺點什麼呢?

對啦,還缺少一臺製造機器的機器啊!

很快,萬能的造物主就把它造了出來,並把它命名為Function。有了Function機器後,就可以實現自動化地製造機器了。
讓我們來觀察一下Function:

首先,Function是一臺機器,所以它的原型物件也是No. 2物件。
其次,Function又是一臺製造機器的機器,所以它的模板物件也是No. 2物件。
所以我們得到了Function的一個非常特別的性質:

Function.__proto__ === Function.prototype

哇,太奇妙了!

不要奇怪,這個性質不過是”Function是一臺製造機器的機器“這個事實的必然結果。

從這張圖中,我們發現:所有的函式(包括Function)的原型都是No. 2物件,而同時Function.prototype也是No. 2物件。這說明了:

從邏輯上,我們可以認為所有機器(包括Function自己)都是由Function製造出來的。

同時,如果再仔細瞧瞧,你會發現:

Object作為一個機器可以看做是有由Function製造出來的,而Function作為一個物件可以看做是由Object製造出來的。

這就是JavaScript世界的“雞生蛋,蛋生雞”問題。那麼到底是誰生了誰呢?Whatever!

五. 讓世界動起來

就像前面所說,機器用來製造某一類物件。正因如此,機器可以作為這類物件的標誌,即面嚮物件語言中類(class)的概念。所以機器又被稱為建構函式。在ES6引入class關鍵字之前,我們常常把建構函式叫做類。

然而,除了作為建構函式來製造物件外,函式通常還有另一個功能:做一件事情。正是有了這個功能,JavaScript的世界才由靜變動,變得生機勃勃。

比如說,我們現在用Function機器製造了鳥類(即用來造鳥的機器):

function Bird(color) {
    this.color = color;
}

然後,對著造鳥機說:“new!”,於是造鳥機發動起來,製造一個紅色的鳥:

var redBird = new Bird('#FF0000');

如果現在我們想讓鳥飛起來,該怎麼辦呢?我們需要再次用Function製造出一臺機器,不過這臺機器不是用來製造物件的,而是用來做事兒的,即“讓鳥飛起來”這件事情:

// 這是一臺通過晃動鳥的翅膀,讓鳥飛起來的簡陋的機器。
function makeBirdFly(bird) {
    shakeBirdWing(bird);
}

我們知道,讓一臺製造物件的機器發動,只需要對它喊“new”即可;那麼怎樣讓一臺做事情的機器發動呢?更簡單,對它咳嗽一聲就行了。咳咳咳,

makeBirdFly(redBird);

於是紅鳥飛了起來,世界充滿了生機。

從上面的Bird和makeBirdFly的定義可以看出:實際上,製造物件的機器和做事情的機器沒什麼明顯區別,不同的只是它們的使用方式。在兩種情況下,它們分別被叫做建構函式和普通函式。

說明1:function xxx語法可以看成new Function的等價形式。
說明2:使用者自定義的函式通常既可以作為普通函式使用,又可以作為建構函式來製造物件。ES6新增的class語法定義的函式只能作為建構函式,ES6新增的=>語法定義的箭頭函式只能作為普通函式。

六. 讓世界立體起來

造物主對目前的世界還是不太滿意,因為幾乎所有的機器的模板物件都是No. 2,這使得JavaScript世界看起來有點扁。

於是造物主再次研究世界萬物的分類問題。他發現有些物件會動、還會吃東西,於是把它們叫做動物,然後造了一臺Animal機器來製造它們。他進一步發現,即使都是動物,也還是可以進一步分類,比如有些會飛、有些會遊,他分別把它們叫做鳥類、魚類。於是他想,我何不單獨造幾臺機器,專門用來製造某一類動物呢。於是它造出了Bird、Fish等機器。

接下來,在選擇這些機器的模板物件時碰到一個問題:如果還像之前那樣直接複製一個No. 1物件作為Bird、Fish的模板,那麼結果就是這樣的:

這樣可不好。首先沒體現出鳥類、魚類跟動物的關係,其次它們的模板物件存了重複的東西,這可是一種浪費啊。怎麼辦呢?簡單,讓Bird和Fish的模板物件繼承自Animal的模板物件就好了。就是說

Bird.prototype.__proto__ === Animal.prototype
Fish.prototype.__proto__ === Animal.prototype

於是:

用同樣的方法,造物主造出了一個立體得多的JavaScript世界。

然而這樣還不夠。雖然那些純物件現在充滿了層次感,但是那些機器物件之間的關係還是扁平的:

那又該怎麼辦呢?其實用類似的辦法就行了:

為了更方便地做到這一點,造物主發明了class關鍵字。

七. 世界最終的樣子

經過一番折騰,JavaScript世界發生了大變化。變得豐富多彩,同時變得很複雜。用一張圖再也沒法畫出它的全貌,只能畫出冰山一角:

JavaScript的世界還在不斷進化中……

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