JS进阶：继承

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发布于 2022-04-25 17:17:16

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文章被收录于专栏：404404

在理解继承之前，需要知道 js 的三个东西：

什么是 JS 原型链
this 的值到底是什么
JS 的new 到底是干什么的

一、什么是 JS 原型链

我们知道 JS 有对象，比如

var obj = { name: 'obj' }

我们通过控制台把obj 打印出来：

我们会发现 obj已经有几个属性（方法）了。那么问题来了：valueOf/toString/constructor 是怎么来？我们并没有给 obj.valueOf 赋值。

上面这个图有点难懂，手画一个示意图：

我们发现控制台打出来的结果是：

obj本身有一个属性 name (这是我们给它加的)
obj还有一个属性叫做 __proto__(它是一个对象)
obj还有一个属性，包括 valueOf, toString, constructor等
obj.__proto__其实也有一个叫做__proto__的属性(console.log没有显示)，值为 null

obj 为什么会拥有 valueOf / toString / constructor 这几个属性？这跟 __proto__有关。

当我们「读取」 obj.toString 时，JS 引擎会做下面的事情：

看看 obj 对象本身有没有 toString 属性。没有就走到下一步。
看看 obj.__proto__ 对象有没有 toString 属性，发现 obj.__proto__ 有 toString 属性，于是找到了，所以 obj.toString实际就是第2步中找到的 obj.__proto__.toString。
如果 obj.__proto__没有，那么浏览器会继续查看 obj.__proto__.__proto__。
如果 obj.__proto__.__proto__ 也没有，那么浏览器会继续查看 obj.__proto__.__proto__.__proto__。
直到找到 toString 或者 __proto__ 为 null。

上面的过程，就是「读」属性的「搜索过程」。而这个「搜索过程」，是连着由 proto 组成的链子一直走的。这个链子，就叫做「原型链」。

共享原型链

现在我们还有另一个对象

var obj2 = { name: 'obj2' }

如图:

那么 obj.toString 和 obj2.toString 其实是同一东西，也就是 obj2.__proto__.toString。说白了，我们改其中的一个 __proto__.toString ，那么另外一个其实也会变!

差异化

如果我们想让 obj.toString 和 obj2.toString 的行为不同怎么做呢？直接赋值就好了：

obj.toString = function(){ return '新的 toString 方法' }

小结

[读]属性时会沿着原型链搜索
[新增]属性时不会去看原型链

二、 this 的值到底是什么

你可能遇到过这样的 JS 面试题：

var obj = {
  foo: function(){
    console.log(this)
  }
}
var bar = obj.foo
obj.foo() // 打印出的 this 是 obj
bar() // 打印出的 this 是 window

请解释最后两行函数的值为什么不一样。

函数调用

JS（ES5）里面有三种函数调用形式：

func(p1, p2) 
obj.child.method(p1, p2)
func.call(context, p1, p2) // 先不讲 apply

一般，初学者都知道前两种形式，而且认为前两种形式「优于」第三种形式，其实第三种才是正常调用形式：

func.call(context, p1, p2)

其他两种都是语法糖，可以等价地变为 call 形式：

func(p1, p2)等价于 func.call(undefined, p1, p2);

obj.child.method(p1, p2) 等价于 obj.child.method.call(obj.child, p1, p2);

至此我们的函数调用只有一种形式：

func.call(context, p1, p2)

这样，this 就好解释了 this就是上面 context。

this 是你 call 一个函数时传的 context，由于你从来不用 call 形式的函数调用，所以你一直不知道。

先看 func(p1, p2) 中的 this 如何确定：

// 当你写下面代码时
function func(){
  console.log(this)
}
func()

// 等价于
function func(){
  console.log(this)
}
func.call(undefined) // 可以简写为 func.call()

按理说打印出来的 this 应该就是 undefined 了吧，但是浏览器里有一条规则：

如果你传的 context

就 null

或者 undefined

，那么 window 对象就是默认的 context

（严格模式下默认 context 是 undefined）

因此上面的打印结果是 window。如果你希望这里的 this 不是 window，很简单：

func.call(obj) // 那么里面的 this 就是 obj 对象了

回到题目：

var obj = {
  foo: function(){
    console.log(this)
  }
}
var bar = obj.foo
obj.foo() // 转换为 obj.foo.call(obj)，this 就是 obj
bar() 
// 转换为 bar.call()
// 由于没有传 context
// 所以 this 就是 undefined
// 最后浏览器给你一个默认的 this —— window 对象

[ ] 语法

function fn (){ console.log(this) }
var arr = [fn, fn2]
arr[0]() // 这里面的 this 又是什么呢？

我们可以把 arr[0]( ) 想象为arr.0( )，虽然后者的语法错了，但是形式与转换代码里的 obj.child.method(p1, p2) 对应上了，于是就可以愉快的转换了：

arr[0]() 
假想为    arr.0()
然后转换为 arr.0.call(arr)
那么里面的 this 就是 arr 了

小结：

this 就是你 call 一个函数时，传入的第一个参数。
如果你的函数调用不是 call 形式，请将其转换为 call 形式

三、JS 的 new 到底是干什么的？

我们声明一个士兵，具有如下属性：

var 士兵 = {
  ID: 1, // 用于区分每个士兵
  兵种:"美国大兵",
  攻击力:5,
  生命值:42, 
  行走:function(){ /*走俩步的代码*/},
  奔跑:function(){ /*狂奔的代码*/  },
  死亡:function(){ /*Go die*/    },
  攻击:function(){ /*糊他熊脸*/   },
  防御:function(){ /*护脸*/       }
}

我们制造一个士兵，只需要这样：

兵营.制造(士兵)

如果需要制造 100 个士兵怎么办呢？

循环 100 次吧：
var 士兵们 = []
var 士兵
for(var i=0; i<100; i++){
  士兵 = {
    ID: i, // ID 不能重复
    兵种:"美国大兵",
    攻击力:5,
    生命值:42, 
    行走:function(){ /*走俩步的代码*/}，
    奔跑:function(){ /*狂奔的代码*/  },
    死亡:function(){ /*Go die*/    },
    攻击:function(){ /*糊他熊脸*/   },
    防御:function(){ /*护脸*/       }
  }
  士兵们.push(士兵)
}
兵营.批量制造(士兵们)

哎呀，看起来好简单

质疑

上面的代码存在一个问题：浪费了很多内存

行走、奔跑、死亡、攻击、防御这五个动作对于每个士兵其实是一样的，只需要各自引用同一个函数就可以了，没必要重复创建 100 个行走、100个奔跑……
这些士兵的兵种和攻击力都是一样的，没必要创建 100 次。
只有 ID 和生命值需要创建 100 次，因为每个士兵有自己的 ID 和生命值。

改进

通过第一节可以知道，我们可以通过原型链来解决重复创建的问题：我们先创建一个「士兵原型」，然后让「士兵」的 proto 指向「士兵原型」。

var 士兵原型 = {
  兵种:"美国大兵",
  攻击力:5,
  行走:function(){ /*走俩步的代码*/}，
  奔跑:function(){ /*狂奔的代码*/  },
  死亡:function(){ /*Go die*/    },
  攻击:function(){ /*糊他熊脸*/   },
  防御:function(){ /*护脸*/       }
}
var 士兵们 = []
var 士兵
for(var i=0; i<100; i++){
  士兵 = {
    ID: i, // ID 不能重复
    生命值:42
  }
  /*实际工作中不要这样写，因为 __proto__ 不是标准属性*/
  士兵.__proto__ = 士兵原型 
  士兵们.push(士兵)
}
兵营.批量制造(士兵们)

优雅

有人指出创建一个士兵的代码分散在两个地方很不优雅，于是我们用一个函数把这两部分联系起来：

function 士兵(ID){
  var 临时对象 = {};
  临时对象.__proto__ = 士兵.原型;
  临时对象.ID = ID;
  临时对象.生命值 = 42;
  
  return 临时对象;
}  
士兵.原型 = {
  兵种:"美国大兵",
  攻击力:5,
  行走:function(){ /*走俩步的代码*/}，
  奔跑:function(){ /*狂奔的代码*/  },
  死亡:function(){ /*Go die*/    },
  攻击:function(){ /*糊他熊脸*/   },
  防御:function(){ /*护脸*/       }
}
// 保存为文件：士兵.js
 然后就可以愉快地引用「士兵」来创建士兵了：
var 士兵们 = []
for(var i=0; i<100; i++){
  士兵们.push(士兵(i))
}
兵营.批量制造(士兵们)

JS 之父看到大家都这么搞，觉得何必呢，我给你们个糖吃，于是 JS 之父创建了 new 关键字，可以让我们少写几行代码：

只要你在士兵前面使用 new 关键字，那么可以少做四件事情：

不用创建临时对象，因为 new 会帮你做（你使用「this」就可以访问到临时对象）；
不用绑定原型，因为new 会帮你做(new 为了知道原型在哪，所以指定原型的名字 prototype);
不用 return 临时对象，因为 new 会帮你做；
不要给原型想名字了，因为 new 指定名字为 prototype。

这一次用 new 来写

function 士兵(ID){
  this.ID = ID
  this.生命值 = 42
}
士兵.prototype = {
  兵种:"美国大兵",
  攻击力:5,
  行走:function(){ /*走俩步的代码*/},
  奔跑:function(){ /*狂奔的代码*/  },
  死亡:function(){ /*Go die*/    },
  攻击:function(){ /*糊他熊脸*/   },
  防御:function(){ /*护脸*/       }
}
// 保存为文件：士兵.js
然后是创建士兵（加了一个 new 关键字）：
var 士兵们 = []
for(var i=0; i<100; i++){
  士兵们.push(new 士兵(i))
}
兵营.批量制造(士兵们)

new 的作用，就是省那么几行代码。（也就是所谓的语法糖）

注意 `constructor` 属性

new 操作为了记录「临时对象是由哪个函数创建的」，所以预先给「士兵.prototype」加了一个 constructor 属性：

士兵.prototype = {
  constructor: 士兵
}

如果你重新对「士兵.prototype」赋值，那么这个 constructor 属性就没了，所以你应该这么写：

士兵.prototype.兵种 = "美国大兵"
士兵.prototype.攻击力 = 5
士兵.prototype.行走 = function(){ /*走俩步的代码*/}
士兵.prototype.奔跑 = function(){ /*狂奔的代码*/  }
士兵.prototype.死亡 = function(){ /*Go die*/    }
士兵.prototype.攻击 = function(){ /*糊他熊脸*/   }
士兵.prototype.防御 = function(){ /*护脸*/       }

或者你也可以自己给 constructor 重新赋值：

士兵.prototype = {
  constructor: 士兵,
  兵种:"美国大兵",
  攻击力:5,
  行走:function(){ /*走俩步的代码*/},
  奔跑:function(){ /*狂奔的代码*/  },
  死亡:function(){ /*Go die*/    },
  攻击:function(){ /*糊他熊脸*/   },
  防御:function(){ /*护脸*/       }
}

四、继承

继承分类

继承方式

1、原型链继承

构造函数、原型和实例之间的关系：每个构造函数都有一个原型对象，原型对象都包含一个指向构造函数的指针，而实例都包含一个原型对象的指针。

继承的本质就是复制，即重写原型对象，代之以一个新类型的实例。

function SuperType() {
    this.property = true;
}
SuperType.prototype.getSuperValue = function() {
    return this.property;
}
function SubType() {
    this.subproperty = false;
}
// 这里是关键，创建SuperType的实例，并将该实例赋值给SubType.prototype
SubType.prototype = new SuperType(); 
SubType.prototype.getSubValue = function() {
    return this.subproperty;
}
var instance = new SubType();
console.log(instance.getSuperValue()); // true

原型链方案存在的缺点：多个实例对引用类型的操作会被篡改。

function SuperType(){
  this.colors = ["red", "blue", "green"];
}
function SubType(){}
SubType.prototype = new SuperType();
var instance1 = new SubType();
instance1.colors.push("black");
alert(instance1.colors); //"red,blue,green,black"
var instance2 = new SubType(); 
alert(instance2.colors); //"red,blue,green,black"

2、借用构造函数继承

使用父类的构造函数来增强子类实例，等同于复制父类的实例给子类（不使用原型）

function  SuperType(){
    this.color=["red","green","blue"];
}
function  SubType(){
    //继承自SuperType
    SuperType.call(this);
}
var instance1 = new SubType();
instance1.color.push("black");
alert(instance1.color);//"red,green,blue,black"
var instance2 = new SubType();
alert(instance2.color);//"red,green,blue"

核心代码是SuperType.call(this)，创建子类实例时调用SuperType构造函数，于是SubType的每个实例都会将SuperType中的属性复制一份。

缺点：

只能继承父类的实例属性和方法，不能继承原型属性/方法
无法实现复用，每个子类都有父类实例函数的副本，影响性能

3、组合继承

组合上述两种方法就是组合继承。用原型链实现对原型属性和方法的继承，用借用构造函数技术来实现实例属性的继承。

function SuperType(name){
  this.name = name;
  this.colors = ["red", "blue", "green"];
}
SuperType.prototype.sayName = function(){
  alert(this.name);
};
function SubType(name, age){
  // 继承属性
  // 第二次调用SuperType()
  SuperType.call(this, name);
  this.age = age;
}
// 继承方法
// 构建原型链
// 第一次调用SuperType()
SubType.prototype = new SuperType(); 
// 重写SubType.prototype的constructor属性，指向自己的构造函数SubType
SubType.prototype.constructor = SubType; 
SubType.prototype.sayAge = function(){
    alert(this.age);
};
var instance1 = new SubType("Nicholas", 29);
instance1.colors.push("black");
alert(instance1.colors); //"red,blue,green,black"
instance1.sayName(); //"Nicholas";
instance1.sayAge(); //29
var instance2 = new SubType("Greg", 27);
alert(instance2.colors); //"red,blue,green"
instance2.sayName(); //"Greg";
instance2.sayAge(); //27

缺点：

第一次调用SuperType()：给SubType.prototype写入两个属性name，color。
第二次调用SuperType()：给instance1写入两个属性name，color。

实例对象instance1上的两个属性就屏蔽了其原型对象SubType.prototype的两个同名属性。所以，组合模式的缺点就是在使用子类创建实例对象时，其原型中会存在两份相同的属性/方法。

4、原型式继承

利用一个空对象作为中介，将某个对象直接赋值给空对象构造函数的原型。

function object(obj){
  function F(){}
  F.prototype = obj;
  return new F();
}

object()对传入其中的对象执行了一次浅复制，将构造函数F的原型直接指向传入的对象。

var person = {
  name: "Nicholas",
  friends: ["Shelby", "Court", "Van"]
};
var anotherPerson = object(person);
anotherPerson.name = "Greg";
anotherPerson.friends.push("Rob");
var yetAnotherPerson = object(person);
yetAnotherPerson.name = "Linda";
yetAnotherPerson.friends.push("Barbie");
alert(person.friends);   //"Shelby,Court,Van,Rob,Barbie"

缺点：

原型链继承多个实例的引用类型属性指向相同，存在篡改的可能。
无法传递参数

另外，ES5中存在Object.create()的方法，能够代替上面的object方法。

5、寄生式继承

核心：在原型式继承的基础上，增强对象，返回构造函数

function createAnother(original){
  var clone = object(original); // 通过调用 object() 函数创建一个新对象
  clone.sayHi = function(){  // 以某种方式来增强对象
    alert("hi");
  };
  return clone; // 返回这个对象
}

函数的主要作用是为构造函数新增属性和方法，以增强函数

var person = {
  name: "Nicholas",
  friends: ["Shelby", "Court", "Van"]
};
var anotherPerson = createAnother(person);
anotherPerson.sayHi(); //"hi"

缺点（同原型式继承）：

原型链继承多个实例的引用类型属性指向相同，存在篡改的可能。
无法传递参数

6、寄生组合式继承

结合借用构造函数传递参数和寄生模式实现继承

function inheritPrototype(subType, superType){
  var prototype = Object.create(superType.prototype); // 创建对象，创建父类原型的一个副本
  prototype.constructor = subType;                    // 增强对象，弥补因重写原型而失去的默认的constructor 属性
  subType.prototype = prototype;                      // 指定对象，将新创建的对象赋值给子类的原型
}
// 父类初始化实例属性和原型属性
function SuperType(name){
  this.name = name;
  this.colors = ["red", "blue", "green"];
}
SuperType.prototype.sayName = function(){
  alert(this.name);
};
// 借用构造函数传递增强子类实例属性（支持传参和避免篡改）
function SubType(name, age){
  SuperType.call(this, name);
  this.age = age;
}
// 将父类原型指向子类
inheritPrototype(SubType, SuperType);
// 新增子类原型属性
SubType.prototype.sayAge = function(){
  alert(this.age);
}
var instance1 = new SubType("xyc", 23);
var instance2 = new SubType("lxy", 23);
instance1.colors.push("2"); // ["red", "blue", "green", "2"]
instance1.colors.push("3"); // ["red", "blue", "green", "3"]

这个例子的高效率体现在它只调用了一次SuperType 构造函数，并且因此避免了在SubType.prototype 上创建不必要的、多余的属性。于此同时，原型链还能保持不变；因此，还能够正常使用instanceof 和isPrototypeOf()

这是最成熟的方法，也是现在库实现的方法。

7、混入方式继承多个对象

function MyClass() {
     SuperClass.call(this);
     OtherSuperClass.call(this);
}
// 继承一个类
MyClass.prototype = Object.create(SuperClass.prototype);
// 混合其它
Object.assign(MyClass.prototype, OtherSuperClass.prototype);
// 重新指定constructor
MyClass.prototype.constructor = MyClass;
MyClass.prototype.myMethod = function() {
     // do something
};

Object.assign会把 OtherSuperClass原型上的函数拷贝到 MyClass原型上，使 MyClass 的所有实例都可用 OtherSuperClass 的方法。

8、ES6类继承extends

extends关键字主要用于类声明或者类表达式中，以创建一个类，该类是另一个类的子类。其中constructor表示构造函数，一个类中只能有一个构造函数，有多个会报出SyntaxError错误,如果没有显式指定构造方法，则会添加默认的 constructor方法，使用例子如下。

class Rectangle {
    // constructor
    constructor(height, width) {
        this.height = height;
        this.width = width;
    }
    
    // Getter
    get area() {
        return this.calcArea()
    }
    
    // Method
    calcArea() {
        return this.height * this.width;
    }
}
const rectangle = new Rectangle(10, 20);
console.log(rectangle.area);
// 输出 200
-----------------------------------------------------------------
// 继承
class Square extends Rectangle {
  constructor(length) {
    super(length, length);
    
    // 如果子类中存在构造函数，则需要在使用“this”之前首先调用 super()。
    this.name = 'Square';
  }
  get area() {
    return this.height * this.width;
  }
}
const square = new Square(10);
console.log(square.area);
// 输出 100

extends继承的核心代码如下，其实现和上述的寄生组合式继承方式一样

function _inherits(subType, superType) {
  
    // 创建对象，创建父类原型的一个副本
    // 增强对象，弥补因重写原型而失去的默认的constructor 属性
    // 指定对象，将新创建的对象赋值给子类的原型
    subType.prototype = Object.create(superType && superType.prototype, {
        constructor: {
            value: subType,
            enumerable: false,
            writable: true,
            configurable: true
        }
    });
    
    if (superType) {
        Object.setPrototypeOf 
            ? Object.setPrototypeOf(subType, superType) 
            : subType.__proto__ = superType;
    }
}

总结

1、函数声明和类声明的区别

函数声明会提升，类声明不会。首先需要声明你的类，然后访问它，否则像下面的代码会抛出一个ReferenceError。

let p = new Rectangle(); 
// ReferenceError
class Rectangle {}

2、ES5继承和ES6继承的区别

ES5的继承实质上是先创建子类的实例对象，然后再将父类的方法添加到this上（Parent.call(this)）.
ES6的继承有所不同，实质上是先创建父类的实例对象this，然后再用子类的构造函数修改this。因为子类没有自己的this对象，所以必须先调用父类的super()方法，否则新建实例报错。

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原始发表：2020-07-19 ，如有侵权请联系 cloudcommunity@tencent.com 删除

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