圖解JS原型和原型鏈實現(xiàn)原理
在我初學(xué) JS 語言的繼承機制原型和原型鏈的時候,我一直理解不了這種設(shè)計機制,再加上之前原有對 Java繼承的理解,在學(xué)習(xí) JS 繼承機制的設(shè)計上踩了一個大坑,很多知識點前期都是死記硬背,無法真正的理解它的設(shè)計思想。
JS 中的繼承機制思想可以說是學(xué)習(xí) JS 的一個核心思想,更可以說是 JS 中的一個命脈,往往這些復(fù)雜、抽象的繼承關(guān)系,以及專業(yè)術(shù)語、代名詞確成為了困擾初學(xué)者的絆腳石。當(dāng)我真正理解它的設(shè)計思想時,其實并沒有那么復(fù)雜,而且覺得非常簡單。
在寫這篇 JS 的原型和原型鏈的文章之前,我在谷歌搜索檢索了大量的高贊有關(guān) JS 原型和原型鏈的文章,大部分都是圍繞著“是什么”來講的,導(dǎo)致部分初學(xué)者缺少對 JS 繼承的設(shè)計與實現(xiàn)的前后關(guān)聯(lián)性,還是很難準(zhǔn)確的去理解。
我們先要明白,學(xué)習(xí)這塊內(nèi)容知識要知道設(shè)計者“ 為什么這樣做 ” 遠(yuǎn)比 “怎么做的” 重要的多這才是掌握這部分內(nèi)容的關(guān)鍵。
今天小鹿對 JS 的繼承機制要做一個系統(tǒng)的總結(jié),從設(shè)計者的角度出發(fā),將復(fù)雜的設(shè)計思想用動畫呈現(xiàn),將零碎的知識點體系化,爭取讓你一文搞懂 JS 的繼承機制思想(原型和原型鏈)。
思維導(dǎo)圖
1.JS 的發(fā)展史
要想貫徹 JS 的核心設(shè)計思想,我們要從 JS 的誕生說起。
1.1 為什么會誕生 JavaScript ?
相對比較成熟的瀏覽器是由網(wǎng)景公司發(fā)布的,早些年間,瀏覽器只能瀏覽網(wǎng)頁內(nèi)容,而不能進行用戶交互。比如我們登錄輸入用戶名和密碼,在瀏覽器是不能進行判斷用戶是否真正輸入了,而是通過服務(wù)器來判斷,如果沒有輸入,返回錯誤提示用戶,這種設(shè)計非常的浪費時間和服務(wù)器資源。
為了解決這個問題,網(wǎng)景公司需要開發(fā)一種運行在瀏覽器中的腳本語言,用來簡單的做用戶輸入校驗等操作。
當(dāng)時最流行的語言是面向?qū)ο蟮腏ava編程語言 ,網(wǎng)景公司為了能夠借助 Java將瀏覽器腳本語言流傳開,所以起名 JavaScript。其實兩者沒有任何的關(guān)系。
1.2 存在的問題
JS 中的數(shù)據(jù)類型設(shè)計受當(dāng)時 Java流行的影響,都是對象類型,這時候就遇到問題了,有對象必然涉及到繼承機制,那么 JS 的繼承機制要設(shè)計成 Java一樣呢?還是另有設(shè)計思想?
2.JS 繼承的設(shè)計思想
JS 的開發(fā)者想如果設(shè)計成像 Java一樣有“類”的概念豈不是和 Java一樣成為了一種完全面向?qū)ο蟮木幊陶Z言了?最后決定自己設(shè)計一種繼承機制,但是它的設(shè)計思想還是采用了 Java的一些特性。
2.1 生成對象
通常 Java 生成對象是通過 new 的方式,通過類生成一個實例對象的過程。但是 JS 中并沒有類,那 JS 的設(shè)計者要怎么做?
他找到了 Java 和 JS 的共同點就是兩者都有構(gòu)造函數(shù), Java的 new 的過程內(nèi)部其實調(diào)用了構(gòu)造函數(shù)。但是 JS 是沒有“類”的概念的,于是 JS 就把new 一個“類”設(shè)計成了 new 一個構(gòu)造函數(shù),于是構(gòu)造函數(shù)成為了一個實例對象的原型對象。
3.為什么要設(shè)計原型對象?
上述這樣的原型設(shè)計有一個致命的缺點就是無法共享公共屬性。
因為我們知道,每 new 一個對象,生成的實例是兩個不同的對象。所以共有的屬性也不是共享的。
所以要設(shè)計一個對象專門用來存儲對象共享的屬性,那么我們叫它「原型對象」。
4.什么是原型對象?
要想讓構(gòu)造函數(shù)生成的所有實例對象都能夠共享屬性,那么我們就給構(gòu)造函數(shù)加一個屬性叫做prototype,用來指向原型對象,我們把所有實例對象共享的屬性和方法都放在這個構(gòu)造函數(shù)的prototype屬性指向的原型對象中,不需要共享的屬性和方法放在構(gòu)造函數(shù)中。
這里有一點疑惑就是,我們知道對象可以設(shè)置屬性,函數(shù)也可以設(shè)置屬性嗎?對于初學(xué)者來說是比較懵逼的,那我們可以稍微的簡單說一下:
JavaScript 中的函數(shù)擁有對象的所有能力,也因此可被稱作為任意其他類型對象來對待。當(dāng)我們說函數(shù)是第一類對象的時候,就是說函數(shù)也能夠?qū)ο蟮囊恍┕δ?,比如添加屬性,函?shù)當(dāng)做參數(shù)傳遞等。
所以說,實例對象一旦通過構(gòu)造函數(shù)創(chuàng)建,就會自動給實例對象賦值上原型對象上共享的屬性或方法。說清楚一點就是該對象屬性都指向了原型對象的屬性值。
5.對象和函數(shù)在原型鏈關(guān)系?
上述的圖反映了對象以及函數(shù)在原型鏈中的關(guān)系,如果你覺的上邊的這張圖看懵逼了,沒關(guān)系,我剛開始學(xué)習(xí)原型鏈的時候,根本不知道上邊這是什么“清明上河圖”,小鹿下面通過一步步的拆分講解,看這張圖就非常簡單,沒錯,非常簡單。
我們文章的開頭也說了什么是原型對象,說白了就是構(gòu)造函數(shù)的一個 prototype屬性,這個屬性就指向原型對象。
其實我們其中一些連接屬性沒有講到,只講到了prototype屬性,下面一張圖來將剩下的屬性補充完整,我們只要把這張圖印到大腦中就可以了。
我們來分析一下上圖,首先我們先要聲明一個狗的構(gòu)造函數(shù),定義其名字和體重屬性(私有屬性),同時每個構(gòu)造函數(shù)我們上邊講到了,都會有一個prototype屬性。
這個prototype指向的就是原型對象,原型對象放的就是對象共享的屬性。但是注意,原型對象里有一個constructor屬性,這個屬性又指回了構(gòu)造函數(shù)。
我們通過 new 構(gòu)造函數(shù)生成兩個狗的對象實例,一個叫豆豆,一個叫貝貝,這兩個是兩個不同的對象,名字體重都不相同,但是他們會共享原型對象上的屬性 type,它們共有的屬性都是犬類。
在 JS 所有對象中,只要是對象,都會有一個內(nèi)置屬性叫做_proto_,而且這個屬性是系統(tǒng)自動生成的,只要你創(chuàng)建一個對象,這個對象就有這個屬性。這個_proto_屬性指向的是原型對象。
通過上邊的分布講解,我們明白了構(gòu)造函數(shù)與對象實例以及原型對象的關(guān)系。
總結(jié)為一句話為:
構(gòu)造函數(shù)的 prototype 指向原型對象,原型對象有一個 constructor 屬性指回構(gòu)造函數(shù),每個構(gòu)造函數(shù)生成的實例對象都有一個 _proto_ 屬性,這個屬性指向原型對象。
沒錯,原型就是這么簡單。但是你會發(fā)現(xiàn),原型也是對象呀,你說只要是對象都會有一個_proto_屬性指向自身構(gòu)造函數(shù)的原型對象。
沒錯,要想知道原型對象的_proto_屬性指向誰,就要知道是哪個構(gòu)造函數(shù)創(chuàng)建了原型對象?
我們知道,所有的 JS 對象的都是繼承了一個叫做 Object 的對象??梢岳斫鉃镺bject 構(gòu)造函數(shù)創(chuàng)造了這個萬物,他們的關(guān)系如下,和上邊是同樣的道理,上邊總結(jié)的那句話好好理解一下。
但是上圖中會有一個疑問,Object 構(gòu)造函數(shù)原型對象的也是對象,它肯定也有一個_proto_屬性,為什么會指向 null 呢?
我們在拿上述總結(jié)的那句話,_proto_屬性指向的是自身構(gòu)造函數(shù)的原型對象,自身的構(gòu)造函數(shù)是誰?是 Object 構(gòu)造函數(shù),那 Object構(gòu)造函數(shù)的原型是誰?當(dāng)然是本身(如圖),所以把_proto_指向了null。
上邊的關(guān)系如果不仔細(xì)整理的話確實很亂,尤其是對于初學(xué)者,但是如果像小鹿這樣已整理,再亂的關(guān)系把它安排的井井有條,沒有理解,就多看幾篇文章。
6.原型鏈
我們還有一個問題沒有解決就是原型鏈?既然我么你知道什么是原型了,原型鏈?zhǔn)鞘裁?#63;顧名思義,肯定是一條鏈,既然每個對象都有一個_proto_屬性指向原型對象,那么原型對象也有_proto_指向原型對象的原型對象,直到指向上圖中的null,這才到達(dá)原型鏈的頂端。
不要忘了,上邊那種圖我們還沒有把它理解,我們把圖自上而下理解。
第一張圖分解,上邊小鹿畫的圖的關(guān)系和這個一樣的,仔細(xì)對比一下,很簡單,第一張圖就這么解決了。
我們繼續(xù)向下分割,看第二張圖。
第二張圖怎么還是那么眼熟呢,這不是小鹿上邊分析的 Object 的關(guān)系圖嗎?對的,沒錯。
第三張圖,稍微繞個彎子,但是換湯不換藥呀,聽小鹿分析來。
看著還是眼熟,只不過把function換成了Function,f 變成了大寫的 F,這里涉及到一個知識點就是,在 JS 中,所有的 function函數(shù)都是由Function繼承來的,可以說是Function是所有 function的祖宗。
那Function是由誰生產(chǎn)來的?我們看到圖中的Function函數(shù)有_proto_屬性了,而且屬性指向自己的原型對象,那不就是自己繁衍自己嗎?可以這么理解。
小結(jié)
這里我們在縱觀全圖,總結(jié)幾條定義你比對著圖去找。
1、所有的實例的_proto_都指向該構(gòu)造函數(shù)的原型對象(prototype)。
2、所有的函數(shù)(包括構(gòu)造函數(shù))是Function的實例,所以所有函數(shù)的 _proto_的都指向Function的原型對象。
3、所有的原型對象(包括 Function的原型對象)都是Object的實例,所以_proto_都指向 Object(構(gòu)造函數(shù))的原型對象。而 Object構(gòu)造函數(shù)的 _proto_指向 null。
4、Function構(gòu)造函數(shù)本身就是 Function 的實例,所以_proto_指向Function的原型對象。
全篇文章的精華都在最后的總結(jié)部分,前邊的所有分解講解是為了讓你理解這些函數(shù)對象以及原型對象之間的關(guān)系,這關(guān)系都是固定的,誰指向誰,都是寫死額,只要你記住了他們的關(guān)系,這張圖就理解的差不多了,能夠理解完這張圖,你的原型和原型鏈已經(jīng)了解的很扎實了,但是還需要做一些面試題鞏固一下。
以上就是本文的全部內(nèi)容,希望對大家的學(xué)習(xí)有所幫助,也希望大家多多支持好吧啦網(wǎng)。
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