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[Java教程]Javascript中prototype属性的详解

 

 

  在典型的面向对象的语言中,如java,都存在类(class)的概念,类就是对象的模板,对象就是类的实例。但是在Javascript语言体系中,是不存在类(Class)的概念的,javascript中不是基于‘类的’,而是通过构造函数(constructor)和原型链(prototype chains)实现的。但是在ES6中提供了更接近传统语言的写法,引入了Class(类)这个概念,作为对象的模板。通过class关键字,可以定义类。基本上,ES6的class可以看作只是一个语法糖,它的绝大部分功能,ES5都可以做到,新的class写法只是让原型对象的写法更加清晰、更像面向对象编程的语法而已。

 

 

  按照我的习惯,在写文章前我会给出文章目录。

  以下内容会分为如下小节:

  1.构造函数的简单介绍

  2.构造函数的缺点

  3.prototype属性的作用

  4.原型链(prototype chain)

  5.constructor属性

    5.1:constructor属性的作用

  6.instanceof运算符

 

1.构造函数的简单介绍

  在我的一篇Javascript 中构造函数与new命令的密切关系文章中,详细了介绍了构造函数的概念和特点,new命令的原理和用法等,如果对于构造函数不熟悉的同学,可以前往细细品味。以下做一个简单的回顾。

  所谓构造函数,就是提供了一个生成对象的模板并描述对象的基本结构的函数。一个构造函数,可以生成多个对象,每个对象都有相同的结构。总的来说,构造函数就是对象的模板,对象就是构造函数的实例。

  构造函数的特点有:

    a:构造函数的函数名首字母必须大写。

    b:内部使用this对象,来指向将要生成的对象实例。

    c:使用new操作符来调用构造函数,并返回对象实例。

  看一个最简单的一个例子。

1   function Person(){2     this.name = 'keith';3   }4 5   var boy = new Person();6   console.log(boy.name);  //'keith'

 

 

2.构造函数的缺点

  所有的实例对象都可以继承构造函数中的属性和方法。但是,同一个对象实例之间,无法共享属性。

 1   function Person(name,height){ 2     this.name=name; 3     this.height=height; 4     this.hobby=function(){ 5       return 'watching movies'; 6     } 7   } 8  9   var boy=new Person('keith',180);10   var girl=new Person('rascal',153);11 12   console.log(boy.name);  //'keith'13   console.log(girl.name);  //'rascal'14   console.log(boy.hobby===girl.hobby); //false

  上面代码中,一个构造函数Person生成了两个对象实例boy和girl,并且有两个属性和一个方法。但是,它们的hobby方法是不一样的。也就是说,每当你使用new来调用构造函数放回一个对象实例的时候,都会创建一个hobby方法。这既没有必要,又浪费资源,因为所有hobby方法都是童颜的行为,完全可以被两个对象实例共享。

  所以,构造函数的缺点就是:同一个构造函数的对象实例之间无法共享属性或方法。

 

3.prototype属性的作用

  为了解决构造函数的对象实例之间无法共享属性的缺点,js提供了prototype属性。

  js中每个数据类型都是对象(除了null和undefined),而每个对象都继承自另外一个对象,后者称为“原型”(prototype)对象,只有null除外,它没有自己的原型对象。

  原型对象上的所有属性和方法,都会被对象实例所共享

  通过构造函数生成对象实例时,会将对象实例的原型指向构造函数的prototype属性。每一个构造函数都有一个prototype属性,这个属性就是对象实例的原型对象。

 1   function Person(name,height){ 2     this.name=name; 3     this.height=height; 4   } 5  6   Person.prototype.hobby=function(){ 7     return 'watching movies'; 8   } 9 10   var boy=new Person('keith',180);11   var girl=new Person('rascal',153);12 13   console.log(boy.name);  //'keith'14   console.log(girl.name);  //'rascal'15   console.log(boy.hobby===girl.hobby); //true

  上面代码中,如果将hobby方法放在原型对象上,那么两个实例对象都共享着同一个方法。我希望大家都能理解的是,对于构造函数来说,prototype是作为构造函数的属性;对于对象实例来说,prototype是对象实例的原型对象。所以prototype即是属性,又是对象。

  原型对象的属性不是对象实例的属性。对象实例的属性是继承自构造函数定义的属性,因为构造函数内部有一个this关键字来指向将要生成的对象实例。对象实例的属性,其实就是构造函数内部定义的属性。只要修改原型对象上的属性和方法,变动就会立刻体现在所有对象实例上。

1   Person.prototype.hobby=function(){2     return 'swimming';3   }4   console.log(boy.hobby===girl.hobby); //true5   console.log(boy.hobby());  //'swimming'6   console.log(girl.hobby());  //'swimming'

  上面代码中,当修改了原型对象的hobby方法之后,两个对象实例都发生了变化。这是因为对象实例其实是没有hobby方法,都是读取原型对象的hobby方法。也就是说,当某个对象实例没有该属性和方法时,就会到原型对象上去查找。如果实例对象自身有某个属性或方法,就不会去原型对象上查找。

1   boy.hobby=function(){2     return 'play basketball';3   }4   console.log(boy.hobby());  //'play basketball'5   console.log(girl.hobby());  //'swimming'

  上面代码中,boy对象实例的hobby方法修改时,就不会在继承原型对象上的hobby方法了。不过girl仍然会继承原型对象的方法。

  总结一下:

  a:原型对象的作用,就是定义所有对象实例所共享的属性和方法。

  b:prototype,对于构造函数来说,它是一个属性;对于对象实例来说,它是一个原型对象。

  

4.原型链(prototype chains)

  对象的属性和方法,有可能是定义在自身,也有可能是定义在它的原型对象。由于原型对象本身对于对象实例来说也是对象,它也有自己的原型,所以形成了一条原型链(prototype chain)。比如,a对象是b对象的原型,b对象是c对象的原型,以此类推。所有一切的对象的原型顶端,都是Object.prototype,即Object构造函数的prototype属性指向的那个对象。

  当然,Object.prototype对象也有自己的原型对象,那就是没有任何属性和方法的null对象,而null对象没有自己的原型。

1   console.log(Object.getPrototypeOf(Object.prototype));  //null2   console.log(Person.prototype.isPrototypeOf(boy))  //true

  原型链(prototype chain)的特点有:

    a:读取对象的某个属性时,JavaScript引擎先寻找对象本身的属性,如果找不到,就到它的原型去找,如果还是找不到,就到原型的原型去找。如果直到最顶层的Object.prototype还是找不到,则返回undefined

    b:如果对象自身和它的原型,都定义了一个同名属性,那么优先读取对象自身的属性,这叫做“覆盖”(overiding)。

    c:一级级向上在原型链寻找某个属性,对性能是有影响的。所寻找的属性在越上层的原型对象,对性能的影响越大。如果寻找某个不存在的属性,将会遍历整个原型链。

  看概念可能比较晦涩,我们来看一个例子。但是理解了概念真的很重要。

1   var arr=[1,2,3];2   console.log(arr.length);  //33   console.log(arr.valueOf())  //[1,2,3]4   console.log(arr.join('|'))  //1|2|3  

  上面代码中,定了一个数组arr,数组里面有三个元素。我们并没有给数组添加任何属性和方法,可是却在调用length,join(),valueOf()时,却不会报错。

  length属性是继承自Array.prototype的,属于原型对象上的一个属性。join方法也是继承自Array.prototype的,属于原型对象上的一个方法。这两个方法是所有数组所共享的。当实例对象上没有这个length属性时,就会去原型对象查找。

  valueOf方法是继承自Object.prototype的。首先,arr数组是没有valueOf方法的,所以就到原型对象Array.prototype查找。然后,发现Array.prototype对象上没有valueOf方法。最后,再到它的原型对象Object.prototype查找。

  来看看Array.prototype对象和Object.prototype对象分别有什么属性和方法。

1   console.log(Object.getOwnPropertyNames(Array.prototype))2 //["length", "toSource", "toString", "toLocaleString", "join", "reverse", "sort", "push", "pop", "shift", "unshift", "splice", "concat", "slice", "lastIndexOf", "indexOf", "forEach", "map", "filter", "reduce", "reduceRight", "some", "every", "find", "findIndex", "copyWithin", "fill", "entries", "keys", "values", "includes", "constructor", "$set", "$remove"]3   console.log(Object.getOwnPropertyNames(Object.prototype))4 // ["toSource", "toString", "toLocaleString", "valueOf", "watch", "unwatch", "hasOwnProperty", "isPrototypeOf", "propertyIsEnumerable", "__defineGetter__", "__defineSetter__", "__lookupGetter__", "__lookupSetter__", "__proto__", "constructor"]

   我相信,大家看到这里,对prototype还是似懂非懂的。这很正常,毕竟是js中比较重要又比较抽象的概念,不可能那么快就掌握,再啃多几篇,说不定掌握其精髓。在某乎上,有一个活生生的实例,可能也是大家会遇到的问题。可以看看 js构造函数和原型对象。

 

5.constructor属性

  prototype对象有一个constructor属性,默认指向prototype对象所在的构造函数。

1   function A(){};2   console.log(A.prototype.constructor===A)  //true

  要注意的是,prototype是构造函数的属性,而constructor则是构造函数的prototype属性所指向的那个对象,也就是原型对象的属性。注意不要混淆。

1   console.log(A.hasOwnProperty('prototype'));  //true2   console.log(A.prototype.hasOwnProperty('constructor')); //true

  由于constructor属性是定义在原型(prototype)对象上面,意味着可以被所有实例对象继承。

1   function A(){};2   var a=new A();3 4   console.log(a.constructor);  //A()5   console.log(a.constructor===A.prototype.constructor);//true

  上面代码中,a是构造函数A的实例对象,但是a自身没有contructor属性,该属性其实是读取原型链上面的A.prototype.constructor属性。

  5.1:constructor属性的作用

    a:分辨原型对象到底属于哪个构造函数

1   function A(){};2   var a=new A();3 4   console.log(a.constructor===A)  //true5   console.log(a.constructor===Array)  //false

    上面代码表示,使用constructor属性,确定实例对象a的构造函数是A,而不是Array

    b:从实例新建另一个实例

1   function A() {};2   var a = new A();3   var b = new a.constructor();4   console.log(b instanceof A);  //true

    上面代码中,a是构造函数A的实例对象,可以从a.constructor间接调用构造函数。

    c:调用自身的构造函数成为可能

1   A.prototype.hello = function() {2     return new this.constructor();3   }

    d:提供了一种从构造函数继承另外一种构造函数的模式

1   function Father() {}2 3   function Son() {4     Son.height.constructor.call(this);5   }6 7   Son.height = new Father();

    上面代码中,FatherSon都是构造函数,在Son内部的this上调用Father,就会形成Son继承Father的效果。

    e:由于constructor属性是一种原型对象和构造函数的关系,所以在修改原型对象的时候,一定要注意constructor的指向问题。

    解决方法有两种,要么将constructor属性指向原来的构造函数,要么只在原型对象上添加属性和方法,避免instanceof失真。

 

6.instanceof运算符

  instanceof运算符返回一个布尔值,表示指定对象是否为某个构造函数的实例。

1   function A() {};2   var a = new A();3   console.log(a instanceof A);  //true

  因为instanceof对整个原型链上的对象都有效,所以同一个实例对象,可能会对多个构造函数都返回true。

1   function A() {};2   var a = new A();3   console.log(a instanceof A);  //true4   console.log(a instanceof Object);  //true

  注意,instanceof对象只能用于复杂数据类型(数组,对象等),不能用于简单数据类型(布尔值,数字,字符串等)。

1   var x = [1];2   var o = {};3   var b = true;4   var c = 'string';5   console.log(x instanceof Array);  //true6   console.log(o instanceof Object);  //true7   console.log(b instanceof Boolean);  //false8   console.log(c instanceof String);  //false

  此外,null和undefined都不是对象,所以instanceof 总是返回false。

1   console.log(null instanceof Object);  //false2   console.log(undefined instanceof Object);  //false

  利用instanceof运算符,还可以巧妙地解决,调用构造函数时,忘了加new命令的问题。

1   function Keith(name,height) {2     if (! this instanceof Keith) {3       return new Keith(name,height);4     }5     this.name = name;6     this.height = height;7   }

  上面代码中,使用了instanceof运算符来判断函数体内的this关键字是否指向构造函数Keith的实例,如果不是,就表明忘记加new命令,此时构造函数会返回一个对象实例,避免出现意想不到的结果。

 

 

    因为限于篇幅的原因,暂时介绍到这里。

  我会在下次的分享中谈谈原型(prototype)对象的一些原生方法,如Object.getPrototypeOf(),Object.setPrototypeOf()等,并且介绍获取原生对象方法的比较。

 

 

 

完。

 

 

感谢大家的阅读。