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深入理解javascript原型鏈和繼承

 更新時(shí)間:2014年09月23日 15:33:52   投稿:hebedich  
這篇文章主要介紹了javascript原型鏈和繼承的概念,以及使用原型鏈實(shí)現(xiàn)繼承、經(jīng)典繼承、組合式繼承、寄生組合式繼承。非常實(shí)用,是篇非常不錯(cuò)的文章,這里推薦給大家。

在上一篇文章中,介紹了原型的概念,了解到在javascript中構(gòu)造函數(shù)、原型對(duì)象、實(shí)例三個(gè)好基友之間的關(guān)系:每一個(gè)構(gòu)造函數(shù)都有一個(gè)“守護(hù)神”——原型對(duì)象,原型對(duì)象心里面也存著一個(gè)構(gòu)造函數(shù)的“位置”,兩情相悅,而實(shí)例呢卻又“暗戀”著原型對(duì)象,她也在心里留存了一個(gè)原型對(duì)象的位置。

javascript本身不是面向?qū)ο蟮恼Z(yǔ)言,而是基于對(duì)象的語(yǔ)言,對(duì)于習(xí)慣了其他OO語(yǔ)言的人來說,起初有些不適應(yīng),因?yàn)樵谶@里沒有“類”的概念,或者說“類”和“實(shí)例”不區(qū)分,更不要指望有“父類”、“子類”之分了。那么,javascript中這一堆對(duì)象這么聯(lián)系起來呢?
幸運(yùn)的是,javascript在設(shè)計(jì)之初就提供了“繼承”的實(shí)現(xiàn)方式,在認(rèn)識(shí)“繼承”之前,我們現(xiàn)在先來了解下原型鏈的概念。

原型鏈

我們知道原型都有一個(gè)指向構(gòu)造函數(shù)的指針,假如我們讓SubClass原型對(duì)象等于另一個(gè)類型的實(shí)例new SuperClass()會(huì)怎么樣?此時(shí),SubClass原型對(duì)象包含一個(gè)指向SuperClass原型的指針,SuperClass原型中也包含一個(gè)指向SuperClass構(gòu)造函數(shù)的指針。。。這樣層層遞進(jìn)下去,就形成了一個(gè)原型鏈。

具體代碼如下:

  function SuperClass(){
    this.name = "women"
  }
  SuperClass.prototype.sayWhat = function(){
    return this.name + ":i`m a girl!";
  }
  function SubClass(){
    this.subname = "your sister";
  }
  SubClass.prototype = new SuperClass();
  SubClass.prototype.subSayWhat = function(){
    return this.subname + ":i`m a beautiful girl";
  }
  var sub = new SubClass();
  console.log(sub.sayWhat());//women:i`m a girl!

使用原型鏈實(shí)現(xiàn)繼承

通過上面的代碼中可以看出SubClass繼承了SuperClass的屬性和方法,這個(gè)繼承的實(shí)現(xiàn)是通過將SuperClass的實(shí)例賦值給SubClass的原型對(duì)象,這樣SubClass的原型對(duì)象就被SuperClass的一個(gè)實(shí)例覆蓋掉了,擁有了它的全部屬性和方法,同時(shí)還擁有一個(gè)指向SuperClass原型對(duì)象的指針。

在使用原型鏈實(shí)現(xiàn)繼承時(shí)有一些需要我們注意的地方:

注意繼承后constructor的變化。此處sub的constructor指向的是SuperClass,因?yàn)镾ubClass的原型指向了SuperClass的原型。在了解原型鏈時(shí),不要忽略掉在末端還有默認(rèn)的Object對(duì)象,這也是我們能在所有對(duì)象中使用toString等對(duì)象內(nèi)置方法的原因。

通過原型鏈實(shí)現(xiàn)繼承時(shí),不能使用字面量定義原型方法,因?yàn)檫@樣會(huì)重寫原型對(duì)象(在上一篇文章中也介紹過):

  function SuperClass(){
    this.name = "women"
  }
  SuperClass.prototype.sayWhat = function(){
    return this.name + ":i`m a girl!";
  }
  function SubClass(){
    this.subname = "your sister";
  }
  SubClass.prototype = new SuperClass();
  SubClass.prototype = {//此處原型對(duì)象被覆蓋,因?yàn)闊o(wú)法繼承SuperClass屬性和方法
    subSayWhat:function(){
      return this.subname + ":i`m a beautiful girl";
    }
  }
  var sub = new SubClass();
  console.log(sub.sayWhat());//TypeError: undefined is not a function

實(shí)例共享的問題。在前面講解原型和構(gòu)造函數(shù)時(shí),我們?cè)?jīng)介紹過包含引用類型屬性的原型會(huì)被所有的實(shí)例共享,同樣,我們繼承而來的原型中也會(huì)共享“父類”原型中引用類型的屬性,當(dāng)我們通過原型繼承修改了“父類”的引用類型屬性后,其他所有繼承自該原型的實(shí)例都會(huì)受到影響,這不僅浪費(fèi)了資源,也是我們不愿看到的現(xiàn)象:

  function SuperClass(){
    this.name = "women";
    this.bra = ["a","b"];
  }
  function SubClass(){
    this.subname = "your sister";
  }
  SubClass.prototype = new SuperClass();
  var sub1 = new SubClass();
  sub1.name = "man";
  sub1.bra.push("c");
  console.log(sub1.name);//man
  console.log(sub1.bra);//["a","b","c"]
  var sub2 = new SubClass();
  console.log(sub1.name);//woman
  console.log(sub2.bra);//["a","b","c"]

注意:此處在數(shù)組中添加一個(gè)元素,所有繼承自SuperClass的實(shí)例都會(huì)受到影響,但是如果修改name屬性則不會(huì)影響到其他的實(shí)例,這是因?yàn)閿?shù)組為引用類型,而name為基本類型。
如何解決實(shí)例共享的問題呢?我們接著往下看...

經(jīng)典繼承(constructor stealing)

正如我們介紹過很少單獨(dú)使用原型定義對(duì)象一樣,在實(shí)際開發(fā)中我們也很少單獨(dú)使用原型鏈,為了解決引用類型的共享問題,javascript開發(fā)者們引入了經(jīng)典繼承的模式(也有人稱為借用構(gòu)造函數(shù)繼承),它的實(shí)現(xiàn)很簡(jiǎn)單就是在子類型構(gòu)造函數(shù)中調(diào)用超類型的構(gòu)造函數(shù)。我們需要借助javascript提供的call()或者apply()函數(shù),我們看下示例:

function SuperClass() {
  this.name = "women";
  this.bra = ["a", "b"];
}
function SubClass() {
  this.subname = "your sister";
  //將SuperClass的作用域賦予當(dāng)前構(gòu)造函數(shù),實(shí)現(xiàn)繼承
  SuperClass.call(this);
}

var sub1 = new SubClass();
sub1.bra.push("c");
console.log(sub1.bra);//["a","b","c"]
var sub2 = new SubClass();
console.log(sub2.bra);//["a","b"]

SuperClass.call(this);這一句話的意思是在SubClass的實(shí)例(上下文)環(huán)境中調(diào)用了SuperClass構(gòu)造函數(shù)的初始化工作,這樣每一個(gè)實(shí)例就會(huì)有自己的一份bra屬性的副本了,互不產(chǎn)生影響了。
但是,這樣的實(shí)現(xiàn)方式仍不是完美的,既然引入了構(gòu)造函數(shù),那么同樣我們也面臨著上篇中講到的構(gòu)造函數(shù)存在的問題:如果在構(gòu)造函數(shù)中有方法的定義,那么對(duì)于沒一個(gè)實(shí)例都存在一份單獨(dú)的Function引用,我們的目的其實(shí)是想共用這個(gè)方法,而且我們?cè)诔愋驮椭卸x的方法,在子類型實(shí)例中是無(wú)法調(diào)用到的:

  function SuperClass() {
    this.name = "women";
    this.bra = ["a", "b"];
  }
  SuperClass.prototype.sayWhat = function(){
    console.log("hello");
  }
  function SubClass() {
    this.subname = "your sister";
    SuperClass.call(this);
  }  
  var sub1 = new SubClass();
  console.log(sub1.sayWhat());//TypeError: undefined is not a function

如果你看過上篇文章關(guān)于原型對(duì)象和構(gòu)造函數(shù)的,想必你已經(jīng)知道解決這個(gè)問題的答案了,那就是沿用上篇的套路,使用“組合拳”!

組合式繼承

組合式繼承就是結(jié)合原型鏈和構(gòu)造函數(shù)的優(yōu)勢(shì),發(fā)出各自特長(zhǎng),組合起來實(shí)現(xiàn)繼承的一種方式,簡(jiǎn)單來說就是使用原型鏈繼承屬性和方法,使用借用構(gòu)造函數(shù)來實(shí)現(xiàn)實(shí)例屬性的繼承,這樣既解決了實(shí)例屬性共享的問題,也讓超類型的屬性和方法得到繼承:

  function SuperClass() {
    this.name = "women";
    this.bra = ["a", "b"];
  }
  SuperClass.prototype.sayWhat = function(){
    console.log("hello");
  }
  function SubClass() {
    this.subname = "your sister";
    SuperClass.call(this);       //第二次調(diào)用SuperClass
  }
  SubClass.prototype = new SuperClass(); //第一次調(diào)用SuperClass
  var sub1 = new SubClass();
  console.log(sub1.sayWhat());//hello

組合繼承的方式也是實(shí)際開發(fā)中我們最常用的實(shí)現(xiàn)繼承的方式,到此已經(jīng)可以滿足你實(shí)際開發(fā)的需求了,但是人對(duì)完美的追求是無(wú)止境的,那么,必然會(huì)有人對(duì)這個(gè)模式“吹毛求疵”了:你這個(gè)模式調(diào)用了兩次超類型的構(gòu)造函數(shù)耶!兩次耶。。。你造嗎,這放大一百倍是多大的性能損失嗎?
最有力的反駁莫過于拿出解決方案,好在開發(fā)者找到了解決這個(gè)問題的最優(yōu)方案:

寄生組合式繼承

在介紹這個(gè)繼承方式前,我們先了解下寄生構(gòu)造函數(shù)的概念,寄生構(gòu)造函數(shù)類似于前面提到的工廠模式,它的思想是定義一個(gè)公共函數(shù),這個(gè)函數(shù)專門用來處理對(duì)象的創(chuàng)建,創(chuàng)建完成后返回這個(gè)對(duì)象,這個(gè)函數(shù)很像構(gòu)造函數(shù),但構(gòu)造函數(shù)是沒有返回值的:

function Gf(name,bra){
  var obj = new Object();
  obj.name = name;
  obj.bra = bra;
  obj.sayWhat = function(){
    console.log(this.name);
  }
  return obj;
}

var gf1 = new Gf("bingbing","c++");
console.log(gf1.sayWhat());//bingbing

寄生式繼承的實(shí)現(xiàn)和寄生式構(gòu)造函數(shù)類似,創(chuàng)建一個(gè)不依賴于具體類型的“工廠”函數(shù),專門來處理對(duì)象的繼承過程,然后返回繼承后的對(duì)象實(shí)例,幸運(yùn)的是這個(gè)不需要我們自己實(shí)現(xiàn),道哥(道格拉斯)早已為我們提供了一種實(shí)現(xiàn)方式:

function object(obj) {
  function F() {}
  F.prototype = obj;
  return new F();
}
var superClass = {
  name:"bingbing",
  bra:"c++"
}
var subClass = object(superClass);
console.log(subClass.name);//bingbing

在公共函數(shù)中提供了一個(gè)簡(jiǎn)單的構(gòu)造函數(shù),然后將傳進(jìn)來對(duì)象的實(shí)例賦予構(gòu)造函數(shù)的原型對(duì)象,最后返回該構(gòu)造函數(shù)的實(shí)例,很簡(jiǎn)單,但療效很好,不是嗎?這個(gè)方式被后人稱為“原型式繼承”,而寄生式繼承正是在原型式基礎(chǔ)上,通過增強(qiáng)對(duì)象的自定義屬性實(shí)現(xiàn)的:

function buildObj(obj){
  var o = object(obj);
  o.sayWhat = function(){
    console.log("hello");
  }
  return o;
}
var superClass = {
  name:"bingbing",
  bra:"c++"
}
var gf = buildObj(superClass);
gf.sayWhat();//hello

寄生式繼承方式同樣面臨著原型中函數(shù)復(fù)用的問題,于是,人們又開始拼起了積木,誕生了——寄生組合式繼承,目的是解決在指定子類型原型時(shí)調(diào)用父類型構(gòu)造函數(shù)的問題,同時(shí),達(dá)到函數(shù)的最大化復(fù)用?;谝陨匣A(chǔ)實(shí)現(xiàn)方式如下:

//參數(shù)為兩個(gè)構(gòu)造函數(shù)
function inheritObj(sub,sup){
  //實(shí)現(xiàn)實(shí)例繼承,獲取超類型的一個(gè)副本
  var proto = object(sup.prototype);
  //重新指定proto實(shí)例的constructor屬性
  proto.constructor = sub;
  //將創(chuàng)建的對(duì)象賦值給子類型的原型
  sub.prototype = proto;
}
function SuperClass() {
  this.name = "women";
  this.bra = ["a", "b"];
}
SuperClass.prototype.sayWhat = function() {
  console.log("hello");
}

function SubClass() {
  this.subname = "your sister";
  SuperClass.call(this);
}
inheritObj(SubClass,SuperClass);
var sub1 = new SubClass();
console.log(sub1.sayWhat()); //hello


這個(gè)實(shí)現(xiàn)方式避免了超類型的兩次調(diào)用,而且也省掉了SubClass.prototype上不必要的屬性,同時(shí)還保持了原型鏈,到此真正的結(jié)束了繼承之旅,這個(gè)實(shí)現(xiàn)方式也成為了最理想的繼承實(shí)現(xiàn)方式!人們對(duì)于javascript的繼承的爭(zhēng)議還在繼續(xù),有人提倡OO,有人反對(duì)在javascript做多余的努力去實(shí)現(xiàn)OO的特性,管他呢,至少又深入了解了些!

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