JS基礎-完美掌握繼承知識點

OBKoro1發表於2019-09-23
JS繼承

前言

上篇文章詳細解析了原型、原型鏈的相關知識點，這篇文章講的是和原型鏈有密切關聯的繼承，它是前端基礎中很重要的一個知識點，它對於程式碼複用來說非常有用，本篇將詳細解析JS中的各種繼承方式和優缺點進行，希望看完本篇文章能夠對繼承以及相關概念理解的更為透徹。

本篇文章需要先理解原型、原型鏈以及call的相關知識：

JS基礎-函式、物件和原型、原型鏈的關係

js基礎-面試官想知道你有多理解call,apply,bind？

何為繼承？

維基百科：繼承可以使得子類具有父類別的各種屬性和方法，而不需要再次編寫相同的程式碼。

繼承是一個類從另一個類獲取方法和屬性的過程。

PS：或者是多個類

JS實現繼承的原理

記住這個概念，你會發現JS中的繼承都是在實現這個目的，差異是它們的實現方式不同。

複製父類的屬性和方法來重寫子類原型物件。

原型鏈繼承(new)：

function fatherFn() {
  this.some = '父類的this屬性';
}
fatherFn.prototype.fatherFnSome =  '父類原型物件的屬性或者方法';
// 子類
function sonFn() {
  this.obkoro1 = '子類的this屬性';
}
// 核心步驟：重寫子類的原型物件
sonFn.prototype = new fatherFn(); // 將fatherFn的例項賦值給sonFn的prototype
sonFn.prototype.sonFnSome = '子類原型物件的屬性或者方法' // 子類的屬性/方法宣告在後面,避免被覆蓋
// 例項化子類
const sonFnInstance = new sonFn();
console.log('子類的例項：', sonFnInstance);
複製程式碼

原型鏈子類例項

原型鏈子類例項

原型鏈繼承獲取父類的屬性和方法

  1. fatherFn通過this宣告的屬性/方法都會繫結在new期間建立的新物件上。
  2. 新物件的原型是father.prototype,通過原型鏈的屬性查詢到father.prototype的屬性和方法。

理解new做了什麼：

new在本文出現多次，new也是JS基礎中很重要的一塊內容，很多知識點會涉及到new，不太理解的要多看幾遍。

  1. 建立一個全新的物件。
  2. 這個新物件的原型(__proto__)指向函式的prototype物件。
  3. 執行函式，函式的this會繫結在新建立的物件上。
  4. 如果函式沒有返回其他物件(包括陣列、函式、日期物件等)，那麼會自動返回這個新物件。
  5. 返回的那個物件為建構函式的例項。

構造呼叫函式返回其他物件

返回其他物件會導致獲取不到建構函式的例項，很容易因此引起意外的問題！

我們知道了fatherFn的this和prototype的屬性/方法都跟new期間建立的新物件有關係。

如果在父類中返回了其他物件(new的第四點)，其他物件沒有父類的this和prototype，因此導致原型鏈繼承失敗。

我們來測試一下，修改原型鏈繼承中的父類fatherFn：

function fatherFn() {
  this.some = '父類的this屬性';
  console.log('new fatherFn 期間生成的物件', this)
  return [ '陣列物件', '函式物件', '日期物件', '正則物件', '等等等', '都不會返回new期間建立的新物件' ]
}
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原型鏈繼承返回其他物件,將導致原型鏈繼承失敗

PS： 本文中構造呼叫函式都不能返回其他函式，下文不再提及該點。

不要使用物件字面量的形式建立原型方法：

這種方式很容易在不經意間，清除/覆蓋了原型物件原有的屬性/方法，不該為了稍微簡便一點，而使用這種寫法。

有些人在需要在原型物件上建立多個屬性和方法，會使用物件字面量的形式來建立：

sonFn.prototype = new fatherFn();
// 子類的prototype被清空後 重新賦值, 導致上一行程式碼失效
sonFn.prototype = {
    sonFnSome: '子類原型物件的屬性',
    one: function() {},
    two: function() {},
    three: function() {}
}
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還有一種常見的做法，該方式會導致函式原型物件的屬性constructor丟失：

function test() {}
test.prototype = {
    ...
}
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原型鏈繼承的缺點

  1. 父類使用this宣告的屬性被所有例項共享

    原因是：例項化的父類(sonFn.prototype = new fatherFn())是一次性賦值到子類例項的原型(sonFn.prototype)上，它會將父類通過this宣告的屬性也在賦值到sonFn.prototype上。

值得一提的是：很多部落格中說，引用型別的屬性被所有例項共享，通常會用陣列來舉例，實際上陣列以及其他父類通過this宣告的屬性也只是通過原型鏈查詢去獲取子類例項的原型(sonFn.prototype)上的值。

  1. 建立子類例項時，無法向父類建構函式傳參，不夠靈活。

這種模式父類的屬性、方法一開始就是定義好的，無法向父類傳參，不夠靈活。

sonFn.prototype = new fatherFn()
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借用建構函式繼承(call)

 function fatherFn(...arr) {
  this.some = '父類的this屬性';
  this.params = arr // 父類的引數
}
fatherFn.prototype.fatherFnSome = '父類原型物件的屬性或者方法';
function sonFn(fatherParams, ...sonParams) {
  fatherFn.call(this, ...fatherParams); // 核心步驟: 將fatherFn的this指向sonFn的this物件上
  this.obkoro1 = '子類的this屬性';
  this.sonParams = sonParams; // 子類的引數
}
sonFn.prototype.sonFnSome = '子類原型物件的屬性或者方法'
let fatherParamsArr = ['父類的引數1', '父類的引數2']
let sonParamsArr = ['子類的引數1', '子類的引數2']
const sonFnInstance = new sonFn(fatherParamsArr, ...sonParamsArr); // 例項化子類
console.log('借用建構函式子類例項', sonFnInstance)
複製程式碼

借用建構函式繼承的子類例項

借用建構函式繼承的子類例項

借用建構函式繼承做了什麼？

宣告類，組織引數等，只是輔助的上下文程式碼，核心是借用建構函式使用call做了什麼：

一經呼叫call/apply它們就會立即執行函式，並在函式執行時改變函式的this指向

fatherFn.call(this, ...fatherParams); 
複製程式碼
  1. 在子類中使用call呼叫父類，fatherFn將會被立即執行，並且將fatherFn函式的this指向sonFn的this。
  2. 因為函式執行了，所以fatherFn使用this宣告的函式都會被宣告到sonFn的this物件下。
  3. 例項化子類，this將指向new期間建立的新物件，返回該新物件。
  4. 對fatherFn.prototype沒有任何操作，無法繼承。

該物件的屬性為：子類和父類宣告的this屬性/方法，它的原型是

PS: 關於call/apply/bind的更多細節，推薦檢視我的部落格：js基礎-面試官想知道你有多理解call,apply,bind？[不看後悔系列]

借用建構函式繼承的優缺點

優點：

  1. 可以向父類傳遞引數
  2. 解決了原型鏈繼承中：父類屬性使用this宣告的屬性會在所有例項共享的問題。

缺點：

  1. 只能繼承父類通過this宣告的屬性/方法，不能繼承父類prototype上的屬性/方法。
  2. 父類方法無法複用：因為無法繼承父類的prototype，所以每次子類例項化都要執行父類函式，重新宣告父類this裡所定義的方法，因此方法無法複用。

組合繼承(call+new)

原理：使用原型鏈繼承(new)將this和prototype宣告的屬性/方法繼承至子類的prototype上，使用借用建構函式來繼承父類通過this宣告屬性和方法至子類例項的屬性上。

function fatherFn(...arr) {
  this.some = '父類的this屬性';
  this.params = arr // 父類的引數
}
fatherFn.prototype.fatherFnSome = '父類原型物件的屬性或者方法';
function sonFn() {
  fatherFn.call(this, '借用構造繼承', '第二次呼叫'); // 借用構造繼承: 繼承父類通過this宣告屬性和方法至子類例項的屬性上
  this.obkoro1 = '子類的this屬性';
}
sonFn.prototype = new fatherFn('原型鏈繼承', '第一次呼叫'); // 原型鏈繼承: 將`this`和`prototype`宣告的屬性/方法繼承至子類的`prototype`上
sonFn.prototype.sonFnSome = '子類原型物件的屬性或者方法'
const sonFnInstance = new sonFn();
console.log('組合繼承子類例項', sonFnInstance)
複製程式碼

組合繼承的子類例項

組合繼承的子類例項

從圖中可以看到fatherFn通過this宣告的屬性/方法，在子類例項的屬性上，和其原型上都複製了一份，原因在程式碼中也有註釋：

  1. 原型鏈繼承: 父類通過this和prototype宣告的屬性/方法繼承至子類的prototype上。
  2. 借用構造繼承: 父類通過this宣告屬性和方法繼承至子類例項的屬性上。

組合繼承的優缺點

優點：

完整繼承(又不是不能用)，解決了：

  1. 父類通過this宣告屬性/方法被子類例項共享的問題(原型鏈繼承的問題) 每次例項化子類將重新初始化父類通過this宣告的屬性，例項根據原型鏈查詢規則，每次都會
  2. 父類通過prototype宣告的屬性/方法無法繼承的問題(借用建構函式的問題)。

缺點：

  1. 兩次呼叫父類函式(new fatherFn()和fatherFn.call(this))，造成一定的效能損耗。
  2. 因呼叫兩次父類,導致父類通過this宣告的屬性/方法，生成兩份的問題。
  3. 原型鏈上下文丟失：子類和父類通過prototype宣告的屬性/方法都存在於子類的prototype上

原型式繼承(Object.create())

繼承物件原型-Object.create()實現

以下是Object.create()的模擬實現，使用Object.create()可以達成同樣的效果，基本上現在都是使用Object.create()來做物件的原型繼承。

function cloneObject(obj){
  function F(){}
  F.prototype = obj; // 將被繼承的物件作為空函式的prototype
  return new F(); // 返回new期間建立的新物件,此物件的原型為被繼承的物件, 通過原型鏈查詢可以拿到被繼承物件的屬性
}
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PS：上面Object.create()實現原理可以記一下，有些公司可能會讓你講一下它的實現原理。

例子：

let oldObj = { p: 1 };
let newObj = cloneObject(oldObj)
oldObj.p = 2
console.log('oldObj newObj', oldObj, newObj)
複製程式碼

原型式繼承

原型式繼承優缺點：

優點： 相容性好，最簡單的物件繼承。

缺點：

  1. 因為舊物件(oldObj)是例項物件(newObj)的原型，多個例項共享被繼承物件的屬性，存在篡改的可能。
  2. 無法傳參

寄生式繼承(封裝繼承過程)

建立一個僅用於封裝繼承過程的函式，該函式在內部以某種方式來增強物件，最後返回物件。

function createAnother(original){
  var clone = cloneObject(original); // 繼承一個物件 返回新函式
  // do something 以某種方式來增強物件
  clone.some = function(){}; // 方法
  clone.obkoro1 = '封裝繼承過程'; // 屬性
  return clone; // 返回這個物件
}
複製程式碼

使用場景：專門為物件來做某種固定方式的增強。

寄生組合式繼承(call+寄生式封裝)

寄生組合式繼承原理：

  1. 使用借用建構函式(call)來繼承父類this宣告的屬性/方法
  2. 通過寄生式封裝函式設定父類prototype為子類prototype的原型來繼承父類的prototype宣告的屬性/方法。
function fatherFn(...arr) {
  this.some = '父類的this屬性';
  this.params = arr // 父類的引數
}
fatherFn.prototype.fatherFnSome = '父類原型物件的屬性或者方法';
function sonFn() {
  fatherFn.call(this, '借用構造繼承'); // 核心1 借用構造繼承: 繼承父類通過this宣告屬性和方法至子類例項的屬性上
  this.obkoro1 = '子類的this屬性';
}
// 核心2 寄生式繼承：封裝了son.prototype物件原型式繼承father.prototype的過程，並且增強了傳入的物件。
function inheritPrototype(son, father) {
  const fatherFnPrototype = Object.create(father.prototype); // 原型式繼承：淺拷貝father.prototype物件 father.prototype為新物件的原型
  son.prototype = fatherFnPrototype; // 設定father.prototype為son.prototype的原型
  son.prototype.constructor = son; // 修正constructor 指向
}
inheritPrototype(sonFn, fatherFn)
sonFn.prototype.sonFnSome = '子類原型物件的屬性或者方法'
const sonFnInstance = new sonFn();
console.log('寄生組合式繼承子類例項', sonFnInstance)
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寄生組合式繼承子類例項

寄生組合式繼承子類例項

寄生組合式繼承是最成熟的繼承方法：

寄生組合式繼承是最成熟的繼承方法, 也是現在最常用的繼承方法，眾多JS庫採用的繼承方案也是它。

寄生組合式繼承相對於組合繼承有如下優點：

  1. 只呼叫一次父類fatherFn建構函式。

  2. 避免在子類prototype上建立不必要多餘的屬性。

  3. 使用原型式繼承父類的prototype，保持了原型鏈上下文不變。

    子類的prototype只有子類通過prototype宣告的屬性/方法和父類prototype上的屬性/方法涇渭分明。

ES6 extends繼承：

ES6繼承的原理跟寄生組合式繼承是一樣的。

ES6 extends核心程式碼：

這段程式碼是通過babel線上編譯成es5, 用於子類prototype原型式繼承父類prototype的屬性/方法。

// 寄生式繼承 封裝繼承過程
function _inherits(son, father) {
  // 原型式繼承: 設定father.prototype為son.prototype的原型 用於繼承father.prototype的屬性/方法
  son.prototype = Object.create(father && father.prototype);
  son.prototype.constructor = son; // 修正constructor 指向
  // 將父類設定為子類的原型 用於繼承父類的靜態屬性/方法(father.some)
  if (father) {
    Object.setPrototypeOf
      ? Object.setPrototypeOf(son, father)
      : son.__proto__ = father;
  }
}
複製程式碼

另外子類是通過借用建構函式繼承(call)來繼承父類通過this宣告的屬性/方法，也跟寄生組合式繼承一樣。

ES5繼承與ES6繼承的區別：

本段摘自阮一峰-es6入門文件

  • ES5的繼承實質上是先建立子類的例項物件，再將父類的方法新增到this上。

  • ES6的繼承是先建立父類的例項物件this，再用子類的建構函式修改this。

    因為子類沒有自己的this物件，所以必須先呼叫父類的super()方法。

擴充套件：

為什麼要修正constructor指向？

在寄生組合式繼承中有一段如下一段修正constructor 指向的程式碼，很多人對於它的作用以及為什麼要修正它不太清楚。

son.prototype.constructor = son; // 修正constructor 指向
複製程式碼

constructor的作用

MDN的定義：返回建立例項物件的Object建構函式的引用。

即返回例項物件的建構函式的引用，例如：

let instance = new sonFn()
instance.constructor // sonFn函式
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constructor的應用場景：

當我們只有例項物件沒有建構函式的引用時：

某些場景下，我們對例項物件經過多輪匯入匯出，我們不知道例項是從哪個函式中構造出來或者追蹤例項的建構函式，較為艱難。

這個時候就可以通過例項物件的constructor屬性來得到建構函式的引用：

let instance = new sonFn() // 例項化子類
export instance;
// 多輪匯入+匯出，導致sonFn追蹤非常麻煩，或者不想在檔案中再引入sonFn
let  fn = instance.constructor
// do something： new fn() / fn.prototype / fn.length / fn.arguments等等
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保持constructor指向的一致性：

因此每次重寫函式的prototype都應該修正一下constructor的指向，以保持讀取constructor行為的一致性。

小結

繼承也是前端的高頻面試題，瞭解本文中繼承方法的優缺點，有助於更深刻的理解JS繼承機制。除了組合繼承和寄生式繼承都是由其他方法組合而成的，分塊理解會對它們理解的更深刻。

建議多看幾遍本文，建個html檔案試試文中的例子，兩相結合更佳！

對prototype還不是很理解的同學，可以再看看：JS基礎-函式、物件和原型、原型鏈的關係

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以上2019/9/22

作者：OBKoro1

參考資料：

JS高階程式設計(紅寶書)6.3繼承

JavaScript常用八種繼承方案

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