第202天:js---原型与原型链终极详解

一. 普通对象与函数对象

JavaScript 中,万物皆对象!但对象也是有区别的。分为普通对象函数对象ObjectFunction 是 JS 自带的函数对象。下面举例说明

 1 var o1 = {}; 
 2 var o2 =new Object();
 3 var o3 = new f1();
 4 
 5 function f1(){}; 
 6 var f2 = function(){};
 7 var f3 = new Function('str','console.log(str)');
 8 
 9 console.log(typeof Object); //function 
10 console.log(typeof Function); //function  
11 
12 console.log(typeof f1); //function 
13 console.log(typeof f2); //function 
14 console.log(typeof f3); //function   
15 
16 console.log(typeof o1); //object 
17 console.log(typeof o2); //object 
18 console.log(typeof o3); //object

在上面的例子中 o1 o2 o3 为普通对象,f1 f2 f3 为函数对象。怎么区分,其实很简单,凡是通过 new Function() 创建的对象都是函数对象,其他的都是普通对象。f1,f2,归根结底都是通过 new Function()的方式进行创建的。Function Object 也都是通过 New Function()创建的

一定要分清楚普通对象和函数对象,下面我们会常常用到它。

二、构造函数

我们先复习一下构造函数的知识:

1 function Person(name, age, job) {
2  this.name = name;
3  this.age = age;
4  this.job = job;
5  this.sayName = function() { alert(this.name) } 
6 }
7 var person1 = new Person('Zaxlct', 28, 'Software Engineer');
8 var person2 = new Person('Mick', 23, 'Doctor');

上面的例子中 person1person2 都是 Person 的实例。这两个实例都有一个 constructor (构造函数)属性,该属性(是一个指针)指向 Person。 即:

1  console.log(person1.constructor == Person); //true
2   console.log(person2.constructor == Person); //true

我们要记住两个概念(构造函数,实例): person1 和 person2 都是 构造函数 Person 的实例 一个公式: 实例的构造函数属性(constructor)指向构造函数。

三、原型对象

在 JavaScript 中,每当定义一个对象(函数也是对象)时候,对象中都会包含一些预定义的属性。其中每个函数对象都有一个prototype 属性,这个属性指向函数的原型对象

 1 function Person() {}
 2 Person.prototype.name = 'Zaxlct';
 3 Person.prototype.age  = 28;
 4 Person.prototype.job  = 'Software Engineer';
 5 Person.prototype.sayName = function() {
 6   alert(this.name);
 7 }
 8   
 9 var person1 = new Person();
10 person1.sayName(); // 'Zaxlct'
11 
12 var person2 = new Person();
13 person2.sayName(); // 'Zaxlct'
14 
15 console.log(person1.sayName == person2.sayName); //true

我们得到了本文第一个「定律」:

每个对象都有 __proto__ 属性,但只有函数对象才有 prototype 属性

那什么是原型对象呢? 我们把上面的例子改一改你就会明白了:

1 Person.prototype = {
2    name:  'Zaxlct',
3    age: 28,
4    job: 'Software Engineer',
5    sayName: function() {
6      alert(this.name);
7    }
8 }

原型对象,顾名思义,它就是一个普通对象(废话 = =!)。从现在开始你要牢牢记住原型对象就是 Person.prototype ,如果你还是害怕它,那就把它想想成一个字母 A: var A = Person.prototype

在上面我们给 A 添加了 四个属性:name、age、job、sayName。其实它还有一个默认的属性:constructor

在默认情况下,所有的原型对象都会自动获得一个 constructor(构造函数)属性,这个属性(是一个指针)指向 prototype 属性所在的函数(Person)

上面这句话有点拗口,我们「翻译」一下:A 有一个默认的 constructor 属性,这个属性是一个指针,指向 Person。即:

Person.prototype.constructor == Person

在上面第二小节《构造函数》里,我们知道实例的构造函数属性(constructor)指向构造函数 :person1.constructor == Person

这两个「公式」好像有点联系:

1 person1.constructor == Person
2 Person.prototype.constructor == Person

person1 为什么有 constructor 属性?那是因为 person1 是 Person 的实例。 那 Person.prototype 为什么有 constructor 属性??同理, Person.prototype (你把它想象成 A) 也是Person 的实例。 也就是在 Person 创建的时候,创建了一个它的实例对象并赋值给它的 prototype,基本过程如下:

1 var A = new Person();
2  Person.prototype = A;

结论:原型对象Person.prototype)是 构造函数Person)的一个实例。

原型对象其实就是普通对象(但 Function.prototype 除外,它是函数对象,但它很特殊,他没有prototype属性(前面说道函数对象都有prototype属性))。看下面的例子:

1 function Person(){};
2  console.log(Person.prototype) //Person{}
3  console.log(typeof Person.prototype) //Object
4  console.log(typeof Function.prototype) // Function,这个特殊
5  console.log(typeof Object.prototype) // Object
6  console.log(typeof Function.prototype.prototype) //undefined

Function.prototype 为什么是函数对象呢?

1  var A = new Function ();
2  Function.prototype = A;

上文提到凡是通过 new Function( ) 产生的对象都是函数对象。因为 A 是函数对象,所以Function.prototype 是函数对象。

那原型对象是用来做什么的呢?主要作用是用于继承。举个例子:

1 var Person = function(name){
2     this.name = name; // tip: 当函数执行时这个 this 指的是谁?
3   };
4   Person.prototype.getName = function(){
5     return this.name;  // tip: 当函数执行时这个 this 指的是谁?
6   }
7   var person1 = new person('Mick');
8   person1.getName(); //Mick

从这个例子可以看出,通过给 Person.prototype 设置了一个函数对象的属性,那有 Person 的实例(person1)出来的普通对象就继承了这个属性。具体是怎么实现的继承,就要讲到下面的原型链了。

小问题,上面两个 this 都指向谁?

1  var person1 = new person('Mick');
2   person1.name = 'Mick'; // 此时 person1 已经有 name 这个属性了
3   person1.getName(); //Mick  

故两次 this 在函数执行时都指向 person1。

四、__proto__

JS 在创建对象(不论是普通对象还是函数对象)的时候,都有一个叫做__proto__ 的内置属性,用于指向创建它的构造函数的原型对象。 对象 person1 有一个 __proto__属性,创建它的构造函数是 Person,构造函数的原型对象是 Person.prototype ,所以: person1.__proto__ == Person.prototype

请看下图:

根据上面这个连接图,我们能得到:

1 Person.prototype.constructor == Person;
2 person1.__proto__ == Person.prototype;
3 person1.constructor == Person;

不过,要明确的真正重要的一点就是,这个连接存在于实例(person1)与构造函数(Person)的原型对象(Person.prototype)之间,而不是存在于实例(person1)与构造函数(Person)之间。

注意:因为绝大部分浏览器都支持__proto__属性,所以它才被加入了 ES6 里(ES5 部分浏览器也支持,但还不是标准)。

五、 构造器

熟悉 Javascript 的童鞋都知道,我们可以这样创建一个对象:

1 var obj = {}

它等同于下面这样:

1 var obj = new Object()

obj 是构造函数(Object)的一个实例。所以:

1 obj.constructor === Object
2 obj.__proto__ === Object.prototype

新对象 obj 是使用 new 操作符后跟一个构造函数来创建的。构造函数(Object)本身就是一个函数(就是上面说的函数对象),它和上面的构造函数 Person 差不多。只不过该函数是出于创建新对象的目的而定义的。所以不要被 Object 吓倒。

同理,可以创建对象的构造器不仅仅有 Object,也可以是 Array,Date,Function等。 所以我们也可以构造函数来创建 Array、 Date、Function

 1 var b = new Array();
 2 b.constructor === Array;
 3 b.__proto__ === Array.prototype;
 4 
 5 var c = new Date(); 
 6 c.constructor === Date;
 7 c.__proto__ === Date.prototype;
 8 
 9 var d = new Function();
10 d.constructor === Function;
11 d.__proto__ === Function.prototype;

这些构造器都是函数对象:

六、原型链

小测试来检验一下你理解的怎么样:

  1. person1.__proto__ 是什么?
  2. Person.__proto__ 是什么?
  3. Person.prototype.__proto__ 是什么?
  4. Object.__proto__ 是什么?
  5. Object.prototype__proto__ 是什么?

答案: 第一题: 因为 person1.__proto__ === person1 的构造函数.prototype 因为 person1的构造函数 === Person 所以 person1.__proto__ === Person.prototype

第二题: 因为 Person.__proto__ === Person的构造函数.prototype 因为 Person的构造函数 === Function 所以 Person.__proto__ === Function.prototype

第三题: Person.prototype 是一个普通对象,我们无需关注它有哪些属性,只要记住它是一个普通对象。 因为一个普通对象的构造函数 === Object 所以 Person.prototype.__proto__ === Object.prototype

第四题,参照第二题,因为 Person 和 Object 一样都是构造函数

第五题: Object.prototype 对象也有proto属性,但它比较特殊,为 null 。因为 null 处于原型链的顶端,这个只能记住。 Object.prototype.__proto__ === null

七、 函数对象 (复习一下前面的知识点)

所有函数对象的proto都指向Function.prototype,它是一个空函数(Empty function)

 1 Number.__proto__ === Function.prototype  // true
 2 Number.constructor == Function //true
 3 
 4 Boolean.__proto__ === Function.prototype // true
 5 Boolean.constructor == Function //true
 6 
 7 String.__proto__ === Function.prototype  // true
 8 String.constructor == Function //true
 9 
10 // 所有的构造器都来自于Function.prototype,甚至包括根构造器Object及Function自身
11 Object.__proto__ === Function.prototype  // true
12 Object.constructor == Function // true
13 
14 // 所有的构造器都来自于Function.prototype,甚至包括根构造器Object及Function自身
15 Function.__proto__ === Function.prototype // true
16 Function.constructor == Function //true
17 
18 Array.__proto__ === Function.prototype   // true
19 Array.constructor == Function //true
20 
21 RegExp.__proto__ === Function.prototype  // true
22 RegExp.constructor == Function //true
23 
24 Error.__proto__ === Function.prototype   // true
25 Error.constructor == Function //true
26 
27 Date.__proto__ === Function.prototype    // true
28 Date.constructor == Function //true

JavaScript中有内置(build-in)构造器/对象共计12个(ES5中新加了JSON),这里列举了可访问的8个构造器。剩下如Global不能直接访问,Arguments仅在函数调用时由JS引擎创建,Math,JSON是以对象形式存在的,无需new。它们的proto是Object.prototype。如下

1 Math.__proto__ === Object.prototype  // true
2 Math.construrctor == Object // true
3 
4 JSON.__proto__ === Object.prototype  // true
5 JSON.construrctor == Object //true

上面说的函数对象当然包括自定义的。如下

1 // 函数声明
2 function Person() {}
3 // 函数表达式
4 var Perosn = function() {}
5 console.log(Person.__proto__ === Function.prototype) // true
6 console.log(Man.__proto__ === Function.prototype)    // true

这说明什么呢?

** 所有的构造器都来自于 Function.prototype,甚至包括根构造器ObjectFunction自身。所有构造器都继承了·Function.prototype·的属性及方法。如length、call、apply、bind**

(你应该明白第一句话,第二句话我们下一节继续说,先挖个坑:)) Function.prototype也是唯一一个typeof XXX.prototypefunctionprototype。其它的构造器的prototype都是一个对象(原因第三节里已经解释过了)。如下(又复习了一遍):

 1 console.log(typeof Function.prototype) // function
 2 console.log(typeof Object.prototype)   // object
 3 console.log(typeof Number.prototype)   // object
 4 console.log(typeof Boolean.prototype)  // object
 5 console.log(typeof String.prototype)   // object
 6 console.log(typeof Array.prototype)    // object
 7 console.log(typeof RegExp.prototype)   // object
 8 console.log(typeof Error.prototype)    // object
 9 console.log(typeof Date.prototype)     // object
10 console.log(typeof Object.prototype)   // object

上面还提到它是一个空的函数,console.log(Function.prototype) 下看看(留意,下一节会再说一下这个)

知道了所有构造器(含内置及自定义)的__proto__都是Function.prototype,那Function.prototype__proto__是谁呢? 相信都听说过JavaScript中函数也是一等公民,那从哪能体现呢?如下 console.log(Function.prototype.__proto__ === Object.prototype) // true 这说明所有的构造器也都是一个普通 JS 对象,可以给构造器添加/删除属性等。同时它也继承了Object.prototype上的所有方法:toString、valueOf、hasOwnProperty等。(你也应该明白第一句话,第二句话我们下一节继续说,不用挖坑了,还是刚才那个坑;))

最后Object.prototype的proto是谁? Object.prototype.__proto__ === null // true 已经到顶了,为null。(读到现在,再回过头看第五章,能明白吗?)

八、Prototype

在 ECMAScript 核心所定义的全部属性中,最耐人寻味的就要数 prototype 属性了。对于 ECMAScript 中的引用类型而言,prototype 是保存着它们所有实例方法的真正所在。换句话所说,诸如 toString()valuseOf() 等方法实际上都保存在 prototype 名下,只不过是通过各自对象的实例访问罢了。

我们知道 JS 内置了一些方法供我们使用,比如: 对象可以用 constructor/toString()/valueOf() 等方法; 数组可以用 map()/filter()/reducer() 等方法; 数字可用用 parseInt()/parseFloat()等方法;

当我们创建一个函数时:

var Person = new Object() Person 是 Object 的实例,所以 Person 继承了Object 的原型对象Object.prototype上所有的方法:

Object 的每个实例都具有以上的属性和方法。 所以我可以用 Person.constructor 也可以用 Person.hasOwnProperty

当我们创建一个数组时:

var num = new Array() numArray 的实例,所以 num 继承Array 的原型对象Array.prototype上所有的方法:

我们可以用一个 ES5 提供的新方法:Object.getOwnPropertyNames 获取所有(包括不可枚举的属性)的属性名不包括 prototy 中的属性,返回一个数组:

1 var arrayAllKeys = Array.prototype; // [] 空数组
2 // 只得到 arrayAllKeys 这个对象里所有的属性名(不会去找 arrayAllKeys.prototype 中的属性)
3 console.log(Object.getOwnPropertyNames(arrayAllKeys)); 
4 /* 输出:
5 ["length", "constructor", "toString", "toLocaleString", "join", "pop", "push", 
6 "concat", "reverse", "shift", "unshift", "slice", "splice", "sort", "filter", "forEach", 
7 "some", "every", "map", "indexOf", "lastIndexOf", "reduce", "reduceRight", 
8 "entries", "keys", "copyWithin", "find", "findIndex", "fill"]
9 */

这样你就明白了随便声明一个数组,它为啥能用那么多方法了。

细心的你肯定发现了Object.getOwnPropertyNames(arrayAllKeys) 输出的数组里并没有 constructor/hasOwnPrototype对象的方法(你肯定没发现)。 但是随便定义的数组也能用这些方法

1 var num = [1];
2 console.log(num.hasOwnPrototype()) // false (输出布尔值而不是报错)

因为Array.prototype 虽然没这些方法,但是它有原型对象(__proto__):

1 // 上面我们说了 Object.prototype 就是一个普通对象。
2 Array.prototype.__proto__ == Object.prototype

所以 Array.prototype 继承了对象的所有方法,当你用num.hasOwnPrototype()时,JS 会先查一下它的构造函数 (Array) 的原型对象 Array.prototype 有没有有hasOwnPrototype()方法,没查到的话继续查一下 Array.prototype 的原型对象 Array.prototype.__proto__有没有这个方法。

当我们创建一个函数时:

1 var f = new Function("x","return x*x;");
2 //当然你也可以这么创建 f = function(x){ return x*x }
3 console.log(f.arguments) // arguments 方法从哪里来的?
4 console.log(f.call(window)) // call 方法从哪里来的?
5 console.log(Function.prototype) // function() {} (一个空的函数)
6 console.log(Object.getOwnPropertyNames(Function.prototype)); 
7 /* 输出
8 ["length", "name", "arguments", "caller", "constructor", "bind", "toString", "call", "apply"]
9 */

我们再复习第八小节这句话:所有函数对象proto都指向 Function.prototype,它是一个空函数(Empty function)

嗯,我们验证了它就是空函数。不过不要忽略前半句。我们枚举出了它的所有的方法,所以所有的函数对象都能用,比如:

Function.prototype 是唯一一个typeof XXX.prototype为 “function”的prototype

九、复习一下

第八小节我们总结了:

所有函数对象的 __proto__ 都指向 Function.prototype,它是一个空函数(Empty function) 但是你可别忘了在第三小节我们总结的:所有对象的 __proto__ 都指向其构造器的 prototype

我们下面再复习下这句话。

先看看 JS 内置构造器:

 1 var obj = {name: 'jack'}
 2 var arr = [1,2,3]
 3 var reg = /hello/g
 4 var date = new Date
 5 var err = new Error('exception')
 6  
 7 console.log(obj.__proto__ === Object.prototype) // true
 8 console.log(arr.__proto__ === Array.prototype)  // true
 9 console.log(reg.__proto__ === RegExp.prototype) // true
10 console.log(date.__proto__ === Date.prototype)  // true
11 console.log(err.__proto__ === Error.prototype)  // true

再看看自定义的构造器,这里定义了一个 Person

1 function Person(name) {
2   this.name = name;
3 }
4 var p = new Person('jack')
5 console.log(p.__proto__ === Person.prototype) // true

p 是 Person 的实例对象,p 的内部原型总是指向其构造器 Person 的原型对象 prototype

每个对象都有一个 constructor 属性,可以获取它的构造器,因此以下打印结果也是恒等的:

1 function Person(name) {
2     this.name = name
3 }
4 var p = new Person('jack')
5 console.log(p.__proto__ === p.constructor.prototype) // true

上面的Person没有给其原型添加属性或方法,这里给其原型添加一个getName方法:

1 function Person(name) {
2     this.name = name
3 }
4 // 修改原型
5 Person.prototype.getName = function() {}
6 var p = new Person('jack')
7 console.log(p.__proto__ === Person.prototype) // true
8 console.log(p.__proto__ === p.constructor.prototype) // true

可以看到p.__proto__Person.prototypep.constructor.prototype都是恒等的,即都指向同一个对象。

如果换一种方式设置原型,结果就有些不同了:

 1 function Person(name) {
 2     this.name = name
 3 }
 4 // 重写原型
 5 Person.prototype = {
 6     getName: function() {}
 7 }
 8 var p = new Person('jack')
 9 console.log(p.__proto__ === Person.prototype) // true
10 console.log(p.__proto__ === p.constructor.prototype) // false

这里直接重写了 Person.prototype(注意:上一个示例是修改原型)。输出结果可以看出p.__proto__仍然指向的是Person.prototype,而不是p.constructor.prototype

这也很好理解,给Person.prototype赋值的是一个对象直接量{getName: function(){}},使用对象直接量方式定义的对象其构造器(constructor)指向的是根构造器ObjectObject.prototype是一个空对象{}{}自然与{getName: function(){}}不等。如下:

1 var p = {}
2 console.log(Object.prototype) // 为一个空的对象{}
3 console.log(p.constructor === Object) // 对象直接量方式定义的对象其constructor为Object
4 console.log(p.constructor.prototype === Object.prototype) // 为true,不解释(๑ˇ3ˇ๑)

十、原型链(再复习一下:)

下面这个例子你应该能明白了!

 1 function Person(){}
 2 var person1 = new Person();
 3 console.log(person1.__proto__ === Person.prototype); // true
 4 console.log(Person.prototype.__proto__ === Object.prototype) //true
 5 console.log(Object.prototype.__proto__) //null
 6 
 7 Person.__proto__ == Function.prototype; //true
 8 console.log(Function.prototype)// function(){} (空函数)
 9 
10 var num = new Array()
11 console.log(num.__proto__ == Array.prototype) // true
12 console.log( Array.prototype.__proto__ == Object.prototype) // true
13 console.log(Array.prototype) // [] (空数组)
14 console.log(Object.prototype.__proto__) //null
15 
16 console.log(Array.__proto__ == Function.prototype)// true

疑点解惑:

  1. Object.__proto__ === Function.prototype // true Object 是函数对象,是通过new Function()创建的,所以Object.__proto__指向Function.prototype。(参照第八小节:「所有函数对象的__proto__都指向Function.prototype」)
  2. Function.__proto__ === Function.prototype // true Function 也是对象函数,也是通过new Function()创建,所以Function.__proto__指向Function.prototype
  3. Function.prototype.__proto__ === Object.prototype //true

其实这一点我也有点困惑,不过也可以试着解释一下。 Function.prototype是个函数对象,理论上他的__proto__应该指向 Function.prototype,就是他自己,自己指向自己,没有意义。 JS一直强调万物皆对象,函数对象也是对象,给他认个祖宗,指向Object.prototypeObject.prototype.__proto__ === null,保证原型链能够正常结束。

十一 、总结

  • 原型和原型链是JS实现继承的一种模型
  • 原型链的形成是真正是靠__proto__ 而非prototype

要深入理解这句话,我们再举个例子,看看前面你真的理解了吗?

1 var animal = function(){};
2  var dog = function(){};
3 
4  animal.price = 2000;
5  dog.prototype = animal;
6  var tidy = new dog();
7  console.log(dog.price) //undefined
8  console.log(tidy.price) // 2000

这里解释一下:

1 var dog = function(){};
2  dog.prototype.price = 2000;
3  var tidy = new dog();
4  console.log(tidy.price); // 2000
5  console.log(dog.price); //undefined
1 var dog = function(){};
2  var tidy = new dog();
3  tidy.price = 2000;
4  console.log(dog.price); //undefined

这个明白吧?想一想我们上面说过这句话:

实例(tidy)和 原型对象(dog.prototype)存在一个连接。不过,要明确的真正重要的一点就是,这个连接存在于实例(tidy)与构造函数的原型对象(dog.prototype)之间,而不是存在于实例(tidy)与构造函数(dog)之间。

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