Javascript 原型與原型鏈深入詳解

2022-07-29 14:01:39

前言

在前端這塊領域，原型與原型鏈是每一個前端 er 必須掌握的概念。多次在面試或者一些技術部落格里面看見這個概念。由此可見，這個玩意對於前端來說有多重要。其實它本身理解起來不難，但是很多剛入行前端的同學，看到prototype、__proto__理解起來還是有點吃力，然後腦子裡面就亂成一鍋粥，就像我一樣。但是這是很正常的事情，沒什麼大不了的，就像我們想要學會跑步，那麼我們就必須先學會走路。任何事情都是有個過程的。所以現在就跟我一起來攻克這個難點吧。

通過這篇文章你將掌握以下知識點:

理解 __proto_;
理解 prototype;
理解javascript中物件的概念;
理解原型和原型鏈;
理解javascript中類的概念;
理解new的實現;
理解instanceof的實現;
理解javascript的繼承;
加深對javascript這門語言的理解。

這也是本篇文章的寫作思路。

物件

那麼我們就從物件這一概念開始說起，其實物件這一概念相信大家並不陌生。有一種說法是“javasrcript 中萬物皆是物件”，其實這個說法是錯誤的，一個很簡單的例子，javasript中簡單基本型別（string、boolean、number、null、undefined、symbol）本身就不是物件。其實javasript中物件主要分為函數物件和普通物件。

其中:

String
Number
Boolean
Object
Function
Array
Date
RegExp
Error

這些都是函數物件，他們同時也被稱為內建物件。函數物件本身其實就是一個純函數，javascript用他們來模擬類。

普通物件就很簡單了，就是我們常見的物件:

const obj = {
  name: "juefei",
  desc: "cool",
};

可能說到這，你還是無法理解到底啥是函數物件，啥是普通物件，那我們就一起來看看下面的程式碼:

const obj1 = {};
const obj2 = new Object();
function func1() {}
const obj3 = new func1();
const func2 = new (function () {})();
const func3 = new Function();

接著我們來分別列印一下他們:

console.log(obj1); // object
console.log(obj2); // object
console.log(obj3); // object
console.log(func1); // function
console.log(func2); // function
console.log(func3); // function

所以可以看見,obj1、obj2、,obj3是普通物件，他們都是Object的範例，而func1、func2、func3則都是Function的範例，稱為函數物件。

我們再看看:

console.log(typeof Object); //f unction
console.log(typeof Function); // function

你是不是驚呆了，原來Object和Function都是 Function的範例。

所以我們得出一個結論就是：

只要是Function的範例，那就是函數物件，其餘則為普通物件。

同樣我們也可以看出，不僅 Object是函數物件,就連 Function本身也是函數物件，因為我們通過 console.log(typeof Function); 得知 Function是 Function的範例。是不是又開始有點繞了？沒事，到這一步你就記住我們剛剛的結論就算完成目標:

只要是Function的範例，那就是函數物件，其餘則為普通物件。

那麼說到物件，我們從上面可以看出，一個物件是通過建構函式 new 出來的，這其實跟原型和原型鏈有很大的關係，那麼原型和原型鏈到底是用來幹嘛的呢？

`原型`

涉及到這兩個概念，我們就必須先來介紹兩個東西: __proto__和prototype ，這兩個變數可以說，在 javascript這門語言裡面隨處可見，我們不管他三七二十一，我們先來看一張表:

物件型別	__proto__	prototype
普通物件	✅	❌
函數物件	✅	✅

所以，請你先記住以下結論：

只有函數物件有 prototype屬性，普通物件沒有這個屬性。
函數物件和普通物件都有 __proto__這個屬性。
prototype 和 __proto__都是在建立一個函數或者物件會自動生成的屬性。

接著我們來驗證一下:

function func() {
  //func稱為建構函式
}
console.log(typeof func.prototype); // object
console.log(typeof func.__proto__); // function

const obj = {};
console.log(typeof obj.__proto__); //object
console.log(typeof obj.prototype); //undefined （看見了吧，普通物件真的沒有 prototype 屬性）

所以就驗證了我們剛剛的結論：

只有函數物件有prototype屬性，普通物件沒有這個屬性
函數物件 和 普通物件都有__proto__這個屬性。
prototype和__proto__都是在建立一個函數或者物件會自動生成的屬性。

你看我又重複寫了一遍，我不是為了湊字數，是為了你加深記憶，這對於我們接下來的篇幅很重要。

接著我們來看看下面的程式碼:

console.log(obj.__proto__ === Object.prototype); // true
console.log(func.__proto__ === Function.prototype); // true

所以我們又得出如下結論:

範例的__proto__屬性主動指向構造的 prototype;
prototype屬性被__proto__屬性所指向。

這就是prototype屬性和__proto__屬性的區別與聯絡。這可能又有點繞了，來多看幾遍這一節，多背一下我們的結論。我們繼續。
那麼問題來了，既然func是一個函數物件，函數物件是有 prototype 屬性的，那麼func.prototype.__proto__等於啥呢？
為了解決這個問題，我們來思考一下：
首先，我們看看func.prototype 是啥:

console.log(typeof func.prototype); //object

好，我們知道了，func.prototype是一個物件，那既然是物件，那 func.prototype那不就是 Object的範例嗎？那也就是說，func.prototype.__proto__屬性肯定是指向Object.prototype咯！好，我們來驗證一下:

console.log(func.prototype.__proto__ === Object.prototype); //true

看見沒有，就是這樣的。那看到這裡，我們應該也知道當我們這建立一個建構函式的時候，javascript 是如何幫我們自動生成__proto__和prototype屬性的。哈哈沒錯就是這樣:

//我們手動建立func函數
function func() {}
//javascript悄悄咪咪執行以下程式碼:
func._proto = Function.prototype; //範例的 __proto__ 屬性主動指向構造的 prototype
func.prototype = {
  constructor: func,
  __proto: Object.prototype, //我們剛剛才在上面驗證的，你別又忘記了
};

我還專門為你畫了個圖(夠貼心不老鐵):

所以prototype又被稱為顯式原型物件，而__proto__又被稱為隱式原型物件。

hi，看到這裡，你是不是有種腦子開了光的感覺。哈哈，所以到現在你應該已經理解原型的概念了，如果你還不理解，那就把上述章節再看一遍。最好拿個紙筆出來跟著畫一畫，順便拿出電腦把範例程式碼敲一敲。好，整理一下頭腦，接下來我們來看看什麼又是原型鏈。

原型鏈

再介紹這個概念之前，我們先來看如下程式碼：

function Person = function(name,desc){
    this.name = name;
    this.desc = desc;
} //***1****//
Person.prototype.getName = function(){
    return this.name;
}//***2****//
Person.prototype.getDesc = function(){
    return this.desc;
}//***3****//
const obj = new Person('juefei','cool');//***4****//
console.log(obj);//***5****//
console.log(obj.getName);//***6****//

接下來我們來逐步解析一下:

建立了一個建構函式 Person，此時，Person.portotype自動建立，其中包含了constructor 和__proto__兩個屬性;
給物件 Person.prototype新增了一個方法 getName;
給物件 Person.prototype新增了一個方法 getDesc;
根據建構函式Person新建一個範例: obj（在建立範例的時候，建構函式會自動執行）;
列印範例 obj :

{
    name: 'juefei',
    desc: 'cool'
}

根據上面一節的結論，我們得出：

obj.__proto__ = Person.prototype;

執行到第 6 步時，由於在範例 obj上面找不到 getName()這個方法，所以它就會自動去通過自身的 __proto__ 繼續向上查詢，結果找到了Person.prototype ，接著它發現，剛好 Person.prototype 上面有getName()方法，於是找到了這個方法，它就停止了尋找。怎麼樣，是不是有一種環環相扣的感覺？他們形成一個鏈了，沒錯，這就是原型鏈。

我們得出如下結論:
在存取一個物件(假設這個物件叫 obj)的屬性/方法時，若在當前的物件上面找不到，則會嘗試通過obj.__proto__去尋找，而 obj.__proto__ 又指向其建構函式(假設叫objCreated)的 prototype，所以它又自動去 objCreated.prototype 的屬性/方法上面去找,結果還是沒找到，那麼就存取 objCreated.prototype.__proto__繼續往上面尋找，直到找到,則停止對原型鏈對尋找，若最終還是沒能找到，則返回 undefined 。一直沿著原型鏈尋找下去，直到找到 Object.prototype.__proto__,指向 null，於是返回 undefined了。

是不是自然而然就理解了。我又給你畫了個圖：

接下來我們再來增加一些概念：

任何內建函數物件本身的 __proto__屬性都指向 Function的原型物件，即： Function.prototype;
除了 Object.prototype.__proto__指向 null ,所有的內建函數物件的原型物件的 __proto__屬性 ( 內建函數物件.prototype.__proto__)，都指向Object。

我們得出如下終極原型鏈的圖：

針對這個圖，我最終給出我們經常看見那個原型鏈的圖:

好好對比一下，拿出紙和筆畫一畫，根據上面章節的講解，相信你很容易就能明白。

javascript中的類

剛剛我們終於明白什麼是 原型和 原型鏈。下面我們根據上面的概念來講解一下javascript中的類。我們知道，在物件導向的語言中，類可以被範例化多次，這個範例化是指我們可以根據建構函式去獨立複製多個獨立的範例，這些範例之間是獨立的。但是實際上在 javascript卻不是這樣的，因為它不是這種複製機制。我們不能建立一個類的多個範例，我們只能建立這個類的多個物件，因為他們都是通過原型和原型鏈關聯到同一個物件。所以在 javascript中 ,類都是通過原型和原型鏈來實現的，它其實是一種委託方式。

new的實現

瞭解了上面javascript中的類的概念，那我們應該很容易就理解new的過程，其核心無非就是執行原型鏈的連結:

function myNew(Cons, ...args) {
  let obj = {};
  obj.__proto__ = Cons.prototype; //執行原型連結
  let res = Cons.call(obj, args);
  return typeof res === "object" ? res : obj;
}

instanceof的實現

那麼學習了原型和原型鏈，instanceof的實現肯定也很簡單了，它也是通過原型和原型鏈來實現的:

function myInstanceof(left, right) {
  let rightProto = right.prototype;
  let leftValue = left.__proto__;
  while (true) {
    if (leftValue === null) {
      return false;
    }
    if (leftValue === rightProto) {
      return true;
    }
    leftValue = leftValue.__proto__;
  }
}

我就不講解過程了，因為我知道你肯定能看懂，哈哈。

javascript的繼承

我們都知道繼承也是通過原型和原型鏈來實現的，那我在這裡介紹兩種常見的繼承方式:

組合繼承:

//組合式繼承
//通過call繼承Parent的屬性，並傳入引數
//將Child的原型物件指向Parent的範例，從而繼承Parent的函數
function Parent(value) {
  this.val = value;
}
Parent.prototype.getValue = function () {
  console.log(this.val);
};
function Child(value) {
  Parent.call(this, value); //繼承Parentd的屬性
}
Child.prototype = new Parent();

寄生組合式繼承:

//寄生組合式繼承
//通過call繼承Parent的屬性，並傳入引數
//通過Object.create()繼承Parent的函數
function Parent(value) {
  this.val = value;
}
Parent.prototype.getValue = function () {
  console.log(this.val);
};
function Child(value) {
  //繼承Parentd的屬性
  Parent.call(this, value);
}
Child.prototype = Object.create(Parent.prototype, {
  constructor: {
    value: Child,
    writable: true,
    configurable: true,
    enumerable: false,
  },
});

總結

若 A 通過 new 建立了 B,則 B.__proto__ = A.prototype；
執行B.a，若在 B 中找不到 a，則會在B.__proto__中，也就是A.prototype中查詢，若A.prototype中仍然沒有，則會繼續向上查詢，最終，一定會找到Object.prototype,倘若還找不到，因為Object.prototype.__proto__指向null，因此會返回undefined；
原型鏈的頂端，一定有 Object.prototype.__proto__ ——> null。

由此可見，原型和原型鏈是如此的強大

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