JavaScript 中的面向对象、原型、原型链、继承

Question

JavaScript 中说一切都是对象，是不完全的，在 JS 中 6 种数据类型（Undefined、Null、Number、Boolean、String、Object）中，前五种是基本数据类型，是原始值类型，这些值是在底层实现的，他们不是 object，所以没有原型，没有构造函数，所以并不是像创建对象那样通过构造函数创建的实例。

创建对象

1.使用构造函数创建

var obj = new Object();

2.字面量创建

var obj = {};

3.工厂模式

如果使用构造函数和字面量创建很多对象，每个对象本身又有很多相同的属性和方法的话，就会产生大量重复代码，每个对象添加属性都需要重新写一次。如两个对象都需要添加 name、age 属性及 showName 方法:

var p1 = new Object();
p1.name = '张三'
p1.age = '16',
p1.showName = function() {
    return this.name
}

var p2 = new Object();
p2.name = '李四'
p2.age = '18',
p2.showName = function() {
    return this.name
}

为了解决这个问题，人们采用了工厂模式，抽象了创建对象的过程，采用函数封装以特定接口（相同的属性和方法）创建对象的过程。

function createPerson(name, age) {
    var obj = new Object();
    obj.name = name;
    obj.age = age;
    obj.showName = function () {
        return  this.name;
    };
    return obj;
}

var p1 = createPerson('张三', 16);
var p2 = createPerson('李四', 18);

4.构造模式

虽然工厂模式解决了创建多个对象的多个相同属性问题，却无法判定对象的具体类型，因为都是 Object，无法识别是 Array、或是 Function 等类型，这个时候构造函数模式出现了。

JS 中提供了像 Object、Array、Function 等这样的原生的构造函数，同时也可以创建自定义的构造函数，构造函数是一个函数，用来创建并初始化新创建的对象。将工厂模式的例子用构造函数可以重写为：

function Person(name, age) {
    this.name = name;
    this.age = age;
    this.showName = function() {
        console.log(this.name);
    }
}

var p1 = new Person('张三', '16');
var p2 = new Person('李四', '18');

用 Person 代替了工厂模式的 createPerson 函数，而且函数名首字母 P 大写，这是因为按照惯例，构造函数首字母应该大写，而作为非构造函数的函数首字母小写。另外可以注意到构造函数内部的特点：

1. 没有显示创建对象
2. 直接在 this 上添加属性和方法
3. 没有 return

另外，还使用了 new 操作，要创建一个实例，必须使用 new 操作符，使用 new 操作符调用构造函数，在调用构造函数的时候经历了如下几个阶段:

1. 创建一个对象
2. 把创建的对象赋值给 this
3. 执行函数中的代码，即把属性和方法添加到赋值之后的 this
4. 返回新对象

用伪代码来说明上述 new Person() 的过程如下:

// 使用new操作符时,会激活函数本身的内部属性[[Construct]],负责分配内存
Person.[[Construct]](initialParameters):

// 使用原生构造函数创建实例
var Obj = new NativeObject() //NativeObject为原生构造函数,如Object、Array、Function等

// 给创建的实例添加[[Class]]内部属性,字符串对象的一种表示, 如[Object Array]
// Object.prototype.toString.call(obj)返回值指向的就是[[Class]]这个内部属性
Obj.[[Class]] = Object/Array/Function;

// 给创建的实例添加[[Prototype]]内部属性,指向构造函数的prototype
O.[[Prototype]] = Person.prototype;

// 调用构造函数内部属性[Call],将Person执行上下文中this设置为内部创建的对象Obj

Result = Person.[[Call]](initialParameters); 
// this = Obj;
// result是如果构造函数内部如果存在返回值的话,调用[[call]]时作为返回值,一般为Object类型
// 调用Person.[[call]]时,执行Person中的代码,给this对象添加属性和方法
this.name = name;
this.age = age;
this.showName = function() {
    console.log(this.name);
};

//如果Person.[[call]]的返回值Result为Object类型
return Result
// 否则
return Obj;

构造函数虽然解决了实例多个同名属性重复添加的问题，但是也存在每个实例的方法都需要重新创建一遍，因为每个方法都是 Function 的不同实例，看下面这段代码就明白了：

function Person(name, age) {
    this.name = name;
    this.age = age;
    this.showName = new Function("console.log(this.name);");
}

var p1 = new Person('张三', '16');
var p2 = new Person('李四', '18');
console.log(p1.showName === p2.showName); //false 

这个问题可以用以下办法来解决，把 showName 变成全局函数

function Person(name, age) {
    this.name = name;
    this.age = age;
    this.showName = showName;
}
function showName() {
    console.log(this.name)
}

但是这样如果对象需要添加很多方法就会产生很多全局函数，这些问题可以通过原型模式来解决

5.原型模式

什么是原型

当每一个函数创建时，都会给函数设置一个 prototype（原型）属性，这个属性是一个指针，指向一个对象，这个对象包含所有实例共享的属性和方法，在默认情况下，都会为 prototype 对象添加一个 constructor 属性，指向该函数。

Person.prototype.constructor = Person;

原型模式就是不必在构造函数中定义实例的属性和方法，而是将属性和方法都添加到原型对象中。创建自定义构造函数，其原型对象只会默认取得 constructor 属性，其他的属性和方法都是从 Object 继承来的。当使用构造函数创建一个实例之后，会给实例添加内部属性 prototype，这个属性是一个指针，指向构造函数的 prototype（原型）对象，由于是内部属性，无法通过脚本获取，但是在一些 Chrome、Firefox、Safari 等浏览器中在每个对象身上支持一个 __proto__ 属性，指向的就是构造函数的原型对象。另外可以通过 isProtoTypeOf() 来判断创建的实例是否有指向某构造函数的指针，如果存在，返回 true 如果不存在 返回 false。

function Person() {

}
Person.prototype.name = '张三';
Person.prototype.friends = ['张三', '李四'];
Person.prototype.showName = function() {
    console.log(this.name);
}
var p1 = new Person();
var p2 = new Person()
console.log(p1.__proto__ === Person.prototype)  // true
console.log(Person.prototype.isPrototypeOf(p1))  // true

在 ECMA5 中增加了一个方法 Object.getPrototypeOf(params)，返回值就是创建对象的原型对象

console.log(Object.getPrototypeOf(p1) === Person.prototype); // true
console.log(Object.getPrototypeOf(p1).name);  //张三

原型模式虽然解决了方法共享的问题，但是对于实例共享来说是个比较大的问题，因为每个实例都需要有描述自己本身特性的专有属性，还是上面的代码：

    console.log(p1.name)  // '张三'
    console.log(p2.name)  // '张三'

另外对于属性是引用类型的值来说缺点就更明显了，如果执行下面这段代码:

p1.friends.push('王五');
console.log(p1.priends);  //['张三', '李四', '王五']
console.log(p2.priends);  //['张三', '李四', '王五']

为了解决原型模式的问题，人们采用了原型和构造组合模式，使用构造函数定义实例，使用原型模式共享方法。

6 组合使用构造函数模式和原型模式

直接上代码：

function Person(name, age) {
    this.name = name;
    this.age = age;
    this.friends = ['张三', '李四']; // this.friends = new Array('张三', '李四')
}

Person.prototype.showName = function() {
    console.log(this.name);
};

var p1 = new Person('John');
var p2 = new Person('Alice');
p1.friends.push('王五');
console.log(p1.friends); // ['张三', '李四', '王五'];
console.log(p2.friends); // ['张三', '李四'];
// 因为这时候每个实例创建的时候的friends属性的指针地址不同,所以操作p1的friends属性并不会对p2的friends属性有影响

console.log(p1.showName === p2.showName)  // true  都指向了Person.prototype中的showName

这种构造函数模式和原型模式组合使用，基本上可以说是 JS 中面向对象开发的一种默认模式，介绍了以上这几种常用创建对象的方式，还有其他不常用的模式就不介绍了，接下来想说的是 JS 中比较重要的继承。

继承

什么是原型链

ECMA 中继承的主要方法就是通过原型链，主要是一个原型对象等于另一个类型的实例，由于实例内部含有一个指向构造函数的指针，这时候相当于重写了该原型对象，此时该原型对象就包含了一个指向另一个原型的指针，假如另一个原型又是另一个类型的实例，这样就形成了原型链的概念，原型链最底层为 Object.prototype.proto 为 null。

属性查找机制

JS 中实例属性的查找，是按照原型链进行查找，先找实例本身有没有这个属性，如果没有就去查找查找实例的原型对象，也就是 [[prototype]] 属性指向的原型对象，一直查到 Object.prototype，如果还是没有该属性，返回 undefined。所有函数的默认原型都是 Object 实例。

function Parent() {
    this.surname = '张';
    this.name = '张三';
    this.like = ['apple', 'banana'];
}
var par = new Parent()
function Child() {
    this.name = '张小三';
}
Parent.prototype.showSurname = function() {
    return this.surname
}
// 继承实现

Child.prototype = new Parent();

var chi = new Child();
console.log(chi.showSurname())  // 张

以上代码证明，此时 Child 实例已经可以访问到 showSurname 方法，这就是通过原型链继承 Parent 原型方法，剖析一下其过程：

Child.prototype = new Parent();

相当于重写了 Child.prototype，指向了父实例 par，同时也包含了父实例的 [[prototype]] 属性，此时

console.log(Child.prototype.__proto__ === par.__proto__); // true
console.log(Child.prototype.__proto__ === Parent.prototype); // true

执行 chi.showSurname() 时，根据属性查找机制:

1. 先从实例 chi 本身查找，有没有 showSurname，没有
2. 继续查找 chi 的原型对象 Child.prototype 有没有 showSurname，没有
3. 继续查找 Child.prototype 的原型指针 __proto__ 有没有 showSurname，此时 Child.prototype.__proto__ 的指针地址指向 Parent.prototype，找到了，所以

console.log(chi.showSurname())  // 张

所有函数默认继承 Object：

function Person() {}
console.log(Person.prototype.__proto__ === Object.prototype); // true

构造函数模式和原型模式组合继承

只通过原型来实现继承，还存在一定问题，所以 JS 中一般通过借用构造函数和原型组合的方式来实现继承，也称经典继承，还是继承那段代码，再贴过来把，方便阅读

function Parent() {
    this.surname = '张';
    this.name = '张三';
    this.like = ['apple', 'banana'];
}
var par = new Parent()
function Child() {
    this.name = '张小三';
}
Parent.prototype.showSurname = function() {
    return this.surname
}
// 继承实现

Child.prototype = new Parent();

var chi1 = new Child();
var chi2 = new Child();
console.log(chi.showSurname())  // 张

// 主要看继承的属性

console.log(chi.like)  //  ['apple', 'banana']
这是因为Child.prototype指向父实例,当查找实例chi本身没有like属性,就去查找chi的原型对象Child.prototype,所以找到了

那么还存在什么问题呢？主要就是涉及到引用类型的属性时，引用类型数据的原始属性会被实例所共享，而实例本身的属性应该有实例自己的特性，还是以上代码

chi.like.push('orange');
console.log(chi1.like);    // ['apple', 'banana', 'orange']
console.log(chi2.like);    // ['apple', 'banana', 'orange']

所以构造函数和原型组合的经典继承出现了，也是本篇最重要的内容：

1.属性继承

在子构造函数内，使用 apply() 或 call() 方法调用父构造函数，并传递子构造函数的 this

2.方法继承

使用上文提到的原型链继承，继承父构造器的方法

上代码:

function Parent(name) {
    this.name = name;
    this.like = ['apple', 'banana'];
}
Parent.prototype.showName = function() {

    console.log(this.name);
};

function Child(name, age) {
    // 继承属性
    Parent.call(this, name);
    // 添加自己的属性
    this.age = age;
}
Child.prototype = new Parent();
// 子构造函数添加自己的方法
Child.prototype.showAge = function() {
    console.log(this.age);
};

var chi1 = new Child('张三', 16);
var chi2 = new Child('李四', 18);

chi1.showName(); //张三
chi1.showAge(); //16
chi1.like.push('orange');
console.log(chi1.like);  // ['apple', 'banana', 'orange']
console.log(chi2.like);  // ['apple', 'banana']

在子构造函数 Child 中是用 call() 调用 Parent()，在 new Child() 创建实例的时候，执行 Parent 中的代码，而此时的 this 已经被 call() 指向 Child 中的 this，所以新建的子实例，就拥有了父实例的全部属性，这就是继承属性的原理。

对 chi1 和 chi2 的 like 属性，是每个实例自己的属性，二者间不存在引用依赖关系，所以操作 chi.like 并不会对 chi.like 造成影响。方法继承，就是上文讲的到的原型链机制继承，另外可以给子构造函数添加自己的属性和方法。

这就是经典继承，避免了但是使用构造函数或者单独使用原型链的缺陷，成为 JS 中最常用的继承方式。

个人扩展补充

hasOwnProperty()

用法 obj.hasOwnProperty(prop)

使用 hasOwnProperty() 方法可以判断访问的属性是原型属性还是实例属性，如果是实例属性返回 true 否则返回 false

function Person() {

}
Person.prototype.name = '张三'
var p1 = new Person();
var p2 = new Person();
p1.name = '张三';
console.log(p1.hasOwnProperty('name'))  //true
console.log(p2.hasOwnProperty('name'))  //false

重写原型对象

在实际开发中，如果原型对象有很多方法，往往我们可以使用字面量的形式，重写原型，但是需要手工指定 constructor 属性

function Person(name, age) {
    this.name = name;
    this.age = age;
}
var p1 = new Person('张三', 16);
Person.prototype.showName = function() {
    return this.name;
}
Person.prototype.showAge = function() {
    return this.age;
}

如果构造函数的 prototype 方法很多，可以采用字面量方式定义

Person.prototype = {
    constructor: Person,
    showName: function() {
        return this.name;
    },
    showAge: function() {
        return this.age;
    }
}

注意这里面手动加了一个 constructor 属性指向 Person 构造函数，这是因为使用字面量重写原型对象，这个原型对象变成了一个Object的实例，原型对象本身已经不存在最初函数创建时初始化的constructor 属性，这是原型对象的 [[prototype]] 指针指向了 Object.prototype

显式 prototype 和隐式 [[Prototype]] 属性

function Person() {
	
}

Person.prototype.a = 10;
var p = new Person();

console.log(p.a)  //10

Person.prototype = {
	constructor: Person,
    a: 20,
    b: 30
}

console.log(p.a)  // 10
console.log(p.b)  // undefined


var p2 = new Person();
console.log(p2.a)  // 20
console.log(p2.b)  // 30

因此，有的文章说 动态修改原型将影响所有的对象都会拥有新的原型 是错误的，新原型仅仅在原型修改以后的新创建对象上生效。

这里的主要规则是：对象的原型是对象的创建的时候创建的，并且在此之后不能修改为新的对象，如果依然引用到同一个对象，可以通过构造函数的显式prototype引用，对象创建以后，只能对原型的属性进行添加或修改。