继承与原型链

JavaScript对于有基于类的语言经验的开发人员来说有点令人困惑（如Java或C++），因为它是动态的，并且本身不提供类实现。（在ES2015/ES6中引入了class关键字，但是只是语法糖，JavaScript仍然是基于原型的）。

当谈到继承时，JavaScript只有一种结构：对象。每个对象都有一个内部链接到另一个对象，称为它的原型prototype。该原型对象有自己的原型，等等，直到达到一个以null为原型的对象。根据定义，null没有原型，并且作为这个原型链prototype chain中的最终链接。

虽然，原型继承经常被视作JavaScript的一个弱点，但事实上，原型继承模型比经典模型更强大。举例来说，在原型继承模型的基础之上建立一个经典的继承模型是相当容易的。

基于原型链的继承

继承熟性

JavaScript对象是动态的属性“包”（指其自己的属性）。JavaScript对象有一个指向一个原型对象的链。当试图访问一个对象的属性时，它不仅仅在该对象上搜寻，还会搜寻该对象的原型，以及该对象的原型的原型，依次层层向上搜索，直到找到一个名字匹配的属性或到达原型链的末尾。

遵循ECMAScript标准，someObject.[[Prototype]]符号是用于指派someObject的原型。这个等同于JavaScript的__proto__的属性。从ECMAScript6开始，[[Prototype]]可以用Object.getPrototypeOf()和Object.setPrototypeOf()访问器来访问。

这里演示当尝试访问属性时会发生什么：

// 让我们假设我们有一个对象o，其有自己的属性a和b：
// {a: 1, b: 2}
// o的原型o.[[Prototype]]有属性b和c：
// {b: 3, c: 4}
// 最后，o.[[Prototype]].[[Prototype]]是null。
// 这就是原型链的末尾，即null，
// 根据定义，null没有[[Prototype]]。
// 综上，整个原型链如下：
// {a:1, b:2} ---> {b:3, c:4} ---> null

console.log(o.a); // 1
// a是o的自身属性吗？是的，该属性的值为1

console.log(o.b); // 2
// b是o的自身属性吗？是的，该属性的值为2
// o.[[Prototype]]上还有一个‘b’属性，但是它不会被访问到。这种情况称为“属性遮蔽（property shadowing）”。

console.log(o.c); // 4
// c是o的自身属性吗？不是，那看看o.[[Prototype]]上有没有。
// c是o.[[Prototype]]的自身属性吗？是的，该属性的值为4

console.log(o.d); // undefined
// d是o的自身属性吗？不是，那看看o.[[Prototype]]上有没有。
// d是o.[[Prototype]]的自身属性吗？不是，那看看o.[[Prototype]].[[Prototype]]上有没有。
// o.[[Prototype]].[[Prototype]]为null，停止搜索，
// 没有d属性，返回undefined

创建一个对象它自己的属性的方法就是设置这个对象的属性。唯一例外的获取和设置的行为规则就是当有一个getter或者一个setter被设置成继承的属性的时候。

继承方法

JavaScript并没有其他基于类的语言所定义的“方法”。在JavaScript里，任何函数都可以添加到对象上作为对象的属性。函数的继承与其他的属性继承没有差别，包括上面的“属性遮蔽”（这种情况相当于其他语言的方法重写）。

当继承的函数被调用时，this指向的是当前继承的对象，而不是继承的函数所在的原型对象。

var o = {
    a: 2,
    m: function(){
        return this.a + 1;
    }
};

console.log(o.m()); // 3
// 当调用o.m时，‘this’指向了o。

var p = Object.create(o);
// p是一个对象，p.[[Prototype]]是o。

p.a = 12; // 创建p的自身属性a。
console.log(p.m()); // 13
// 调用p.m时，‘this’指向p。
// 又因为p继承o的m函数
// 此时的‘this.a’即p.a，即p的自身属性‘a’

使用不同的方法来创建对象和生成原型链

使用普通语法创建对象

var o = {a: 1};

// o这个对象继承了Object.prototype上面的所有属性
// 所以可以这样使用o.hasOwnProperty('a').
// hasOwnProperty是Object.prototype的自身属性。
// Object.prototype的原型为null。
// 原型链如下：
// o ---> Object.prototype ---> null

var a = ["yo", "whadup", "?"];

// 数组都继承于Array.prototype
// (indexOf, forEach等方法都是从它继承而来)。
// 原型链如下：
// a ---> Array.prototype ---> Object.prototype

function f(){
    return 2;
}

// 函数都继承于Function.prototype
// （call，bind等方法都是从它继承而来）：
// f ---> Function.prototype ---> Object.prototype ---> null

使用构造器创建对象

在JavaScript中，构造器其实就是一个普通的函数。当使用new操作符来作用这个函数时，它就可以被称为构造方法（构造函数）。

function Graph(){
    this.vertices = [];
    this.edges = [];
}

Graph.prototype = {
    addVertex: function(v){
        this.vertices.push(v);
    }
};

var g = new Graph();
// g是生成的对象，他的自身属性有‘vertices’和‘edges’。
// 在g被实例化时，g.[[Prototype]]指向了Graph.prototype.

使用Object.create创建对象

ECMAScript5中引入了一个新方法：Object.create()。可以调用这个方法来创建一个新对象。新对象的原型就是调用create方法时传入的第一个参数：

var a = {a: 1};
// a ---> Object.prototype ---> null

var b = Object.create(a);
// b ---> a ---> Object.prototype ---> null
console.log(b.a); // 1（继承而来）

var c = Object.create(b);
// c ---> b ---> a ---> Object.prototype --->null

var d = Object.create(null);
// d ---> null
console.log(d.hasOwnProperty); // undefined

使用class关键字

ECMAScript6引入了一套新的关键字用来实现class。使用基于类语言的开发人员会对这些结构感到熟悉，但它们是不一样的。JavaScript仍然是基于原型的。这些新的关键字包括class，constructor，static，extends和super。

"use strict"

class Polygon {
    constructor(height, width) {
        this.height = height;
        this.width = width;
    }
}

class Square extends Polygon {
    constructor(sideLength) {
        super(sideLength, sideLength);
    }
    get area() {
        return this.height * this.width;
    }
    set sideLength(newLength) {
        this.height = newLength;
        this.width = newLength;
    }
}
var square = new Square(2);

性能

在原型链上查找属性比较耗时，对性能有副作用，这在性能要求苛刻的情况下很重要。另外，试图访问不存在的属性时会遍历整个原型链。

遍历对象的属性时，原型链上的每个可枚举属性都会被枚举出来。

检测对象的属性是定义在自身上还是在原型链上，有必要使用hasOwnProperty方法，所有继承自Object.proptotype的对象都包含这个方法。

hasOwnProperty是JavaScript中唯一一个只涉及对象自身属性而不会遍历原型链的方法。

注意：仅仅通过判断值是否为undefined还不足以检测一个属性是否存在，一个属性可能存在而其值恰好为undefined。

不好的实践：扩展原生对象的原型

一个经常被用到的错误实践是去扩展Object.prototype或者其他内置对象的原型。

该技术被称为monkey patching，它破坏了原型链的密封性。尽管，一些流行的框架（如Prototype.js）在使用该技术，但是并没有足够好的理由要用其他非标准的方法将内置的类型形同搞乱。

我们去扩展内置对象原型的唯一理由是引入新的JavaScript引擎的某些新特性，比如Array.forEach。

示例

B将继承自A：

function A(a){
    this.varA = a;
}

// 以上函数A的定义中，既然A.prototype.varA总是被this.varA遮蔽，
// 那么将varA加入到原型（prototype）中的目的是什么？
A.prototype = {
    varA : null,
/*
既然它没有任何作用，干嘛不将varA从原型（prototype）去掉？
也许作为一种在隐藏类中优化分配空间的考虑？
如果varA并不是在每个实例中都被初始化，那这样做将是有效果的。
*/
    doSomething : function(){
        // ...
    }
}

function B(a, b){
    A.call(this, a);
    this.varB = b;
}
B.prototype = Object.create(A.prototype, {
    varB : {
        value: null,
        enumerable: true,
        configurable: true,
        writable: true
    },
    doSomething : {
        value: function(){ // override
            A.prototype.doSomething.apply(this, arguments);
            // call super
            // ...
        },
        enumerable: true,
        configurable: true,
        writable: true
    },
});
B.prototype.constructor = B;

var b = new B();
b.doSomething();

最重要的部分是：

• 类型被定义在.prototype中
• 而你用Object.create()来继承

prototype和Object.getPrototypeOf

对于从Java或c++转过来的开发人员来说JavaScript会有点让人困惑，因为它全部都是动态的，都是运行时，而且不存在类（classes）。所有的都是实例（对象）。即使我们模拟出的“类（classes）”，也只是一个函数对象。

你可能已经注意到，我们的函数A有一个特殊的属性叫做原型。这个特殊的属性与JavaScript的new运算符一起工作。对原型对象的引用会复制到新实例内部的[[Prototype]]属性。例如，当你这样：var a1 = new A()，JavaScript就会设置：a1.[[Prototype]] = A.prototype（在内存中创建对象后，并在运行this绑定的函数A()之前）。然后你访问实例的属性时，JavaScript首先检查它们是否直接存在于该对象中（即是否是该对象的自身属性），如果不是，它会在[[Prototype]]中查找。也就是说，你在原型中定义的元素将被所有实例共享，甚至可以在稍后对原型进行修改，这种变更将影响到所有现存实例。

像上面的例子中，如果你执行var a1 = new A(); var a2 = new A(); 那么a1.doSomething事实上会指向Object.getPrototypeOf(a1).doSomething，它就是你在A.prototype.doSomething中定义的内容。比如：Object.getPrototypeOf(a1).doSomething == Object.getPrototypeOf(a2).doSomething == A.prototype.doSomething。

简而言之，prototype是用于类型的，而Object.getPrototypeOf()是用于实例的（instances），两者功能一致。

[[Prototype]]看起来就像递归引用，如a1.doSomething,Object.getPrototypeOf(a1).doSomething,Object.getPrototypeOf(Object.getPrototypeof(a1)).doSomething等等，直到它找到doSomething这个属性或者Object.getPrototypeOf返回null。

因此，当你执行：

var o = new Foo();

JavaScript实际上执行的是：

var o = new Object();
o.[[Prototype]] = Foo.Prototype;
Foo.call(o);

（或者类似上面这样的），然后当你执行：

o.someProp;

它会检查是否存在someProp属性。如果没有，它会查找Object.getPrototypeOf(o).someProp，如果仍旧没有，它会继续查找Object.getPrototypeOf(Object.getPrototypeOf(o)).someProp，一直查找下去，直到它找到这个属性或者Object.getPrototypeOf()返回null。

结论

在用原型继承编写复杂代码前理解原型继承模型十分重要。同时，还要清楚代码中原型链的长度，并在必要时结束原型链，以避免可能存在的性能问题。此外，除非为了兼容新JavaScript特性，否则，永远不要扩展原生的对象模型。