JavaScript 对象原型

程序员文章站 2022-05-08 15:53:50

...

https://developer.mozilla.org/zh-CN/docs/Learn/JavaScript/Objects/Object_prototypes

通过原型这种机制，JavaScript 中的对象从其他对象继承功能特性；这种继承机制与经典的面向对象编程语言的继承机制不同。本文将探讨这些差别，解释原型链如何工作，并了解如何通过

prototype 属性向已有的构造器添加方法

预备知识:	基本的计算机素养，对 HTML 和 CSS 有基本的理解，熟悉 JavaScript 基础（参见 First steps 和 Building blocks）以及面向对象的JavaScript (OOJS) 基础（参见 Introduction to objects）。
目标:	理解 JavaScript 对象原型、原型链如何工作、如何向 `prototype` 属性添加新的方法。

链接到章节基于原型的语言？

JavaScript 常被描述为一种基于原型的语言 (prototype-based language)——每个对象拥有一个原型对象，对象以其原型为模板、从原型继承方法和属性。原型对象也可能拥有原型，并从中继承方法和属性，一层一层、以此类推。这种关系常被称为原型链 (prototype chain)，它解释了为何一个对象会拥有定义在其他对象中的属性和方法。

准确地说，这些属性和方法定义在Object的构造器函数(constructor functions)之上的prototype属性上，而非对象实例本身。

在传统的 OOP 中，首先定义“类”，此后创建对象实例时，类中定义的所有属性和方法都被复制到实例中。在 JavaScript 中并不如此复制——而是在对象实例和它的构造器之间建立一个链接（它是__proto__属性，是从构造函数的prototype属性派生的），之后通过上溯原型链，在构造器中找到这些属性和方法。

注意: 理解对象的原型（可以通过Object.getPrototypeOf(obj)或者已被弃用的__proto__属性获得）与构造函数的prototype属性之间的区别是很重要的。前者是每个实例上都有的属性，后者是构造函数的属性。也就是说，Object.getPrototypeOf(new Foobar())和Foobar.prototype指向着同一个对象。

以上描述很抽象；我们先看一个例子。

链接到章节使用Javascript中的原型

在javascript中，函数可以有属性。每个函数都有一个特殊的属性叫作原型（prototype） ，正如下面所展示的。请注意，下面的代码是独立的一段(在网页中没有其他代码的情况下，这段代码是安全的)。为了最好的学习体验，你最好打开一个控制台 (在Chrome和Firefox中，可以按Ctrl+Shift+I来打开)切换到"控制台" 选项卡, 复制粘贴下面的JavaScript代码，然后按回车来运行.

function doSomething(){}
console.log( doSomething.prototype );
// It does not matter how you declare the function, a
//  function in javascript will always have a default
//  prototype property.
var doSomething = function(){}; 
console.log( doSomething.prototype );

正如上面所看到的, doSomething 函数有一个默认的原型属性，它在控制台上面呈现了出来. 运行这段代码之后，控制台上面应该出现了像这样的一个对象.

{
    constructor: ƒ doSomething(),
    __proto__: {
        constructor: ƒ Object(),
        hasOwnProperty: ƒ hasOwnProperty(),
        isPrototypeOf: ƒ isPrototypeOf(),
        propertyIsEnumerable: ƒ propertyIsEnumerable(),
        toLocaleString: ƒ toLocaleString(),
        toString: ƒ toString(),
        valueOf: ƒ valueOf()
    }
}

现在，我们可以添加一些属性到 doSomething 的原型上面，如下所示.

function doSomething(){}
doSomething.prototype.foo = "bar";
console.log( doSomething.prototype );

结果:

{
    foo: "bar",
    constructor: ƒ doSomething(),
    __proto__: {
        constructor: ƒ Object(),
        hasOwnProperty: ƒ hasOwnProperty(),
        isPrototypeOf: ƒ isPrototypeOf(),
        propertyIsEnumerable: ƒ propertyIsEnumerable(),
        toLocaleString: ƒ toLocaleString(),
        toString: ƒ toString(),
        valueOf: ƒ valueOf()
    }
}

然后，我们可以使用 new 运算符来在现在的这个原型基础之上，创建一个 doSomething 的实例。正确使用 new 运算符的方法就是在正常调用函数时，在函数名的前面加上一个 new 前缀. 通过这种方法，在调用函数前加一个 new ，它就会返回一个这个函数的实例化对象. 然后，就可以在这个对象上面添加一些属性. 看.

function doSomething(){}
doSomething.prototype.foo = "bar"; // add a property onto the prototype
var doSomeInstancing = new doSomething();
doSomeInstancing.prop = "some value"; // add a property onto the object
console.log( doSomeInstancing );

结果:

{
    prop: "some value",
    __proto__: {
        foo: "bar",
        constructor: ƒ doSomething(),
        __proto__: {
            constructor: ƒ Object(),
            hasOwnProperty: ƒ hasOwnProperty(),
            isPrototypeOf: ƒ isPrototypeOf(),
            propertyIsEnumerable: ƒ propertyIsEnumerable(),
            toLocaleString: ƒ toLocaleString(),
            toString: ƒ toString(),
            valueOf: ƒ valueOf()
        }
    }
}

就像上面看到的, doSomeInstancing 的 __proto__ 属性就是doSomething.prototype. 但是这又有什么用呢? 好吧,当你访问 doSomeInstancing 的一个属性, 浏览器首先查找 doSomeInstancing 是否有这个属性. 如果 doSomeInstancing 没有这个属性, 然后浏览器就会在 doSomeInstancing 的 __proto__ 中查找这个属性(也就是 doSomething.prototype). 如果 doSomeInstancing 的 __proto__ 有这个属性, 那么 doSomeInstancing 的 __proto__上的这个属性就会被使用. 否则, 如果 doSomeInstancing 的 __proto__ 没有这个属性, 浏览器就会去查找 doSomeInstancing 的 __proto__ 的 __proto__ ，看它是否有这个属性. 默认情况下, 所有函数的原型属性的 __proto__ 就是 window.Object.prototype. 所以 doSomeInstancing 的 __proto__ 的 __proto__ (也就是 doSomething.prototype 的 __proto__ (也就是 Object.prototype)) 会被查找是否有这个属性. 如果没有在它里面找到这个属性, 然后就会在 doSomeInstancing 的 __proto__ 的 __proto__ 的 __proto__ 里面查找. 然而这有一个问题: doSomeInstancing 的 __proto__ 的 __proto__ 的 __proto__ 不存在. 最后, 原型链上面的所有的 __proto__ 都被找完了, 浏览器所有已经声明了的 __proto__上都不存在这个属性，然后就得出结论，这个属性是 undefined.

function doSomething(){}
doSomething.prototype.foo = "bar";
var doSomeInstancing = new doSomething();
doSomeInstancing.prop = "some value";
console.log("doSomeInstancing.prop:      " + doSomeInstancing.prop);
console.log("doSomeInstancing.foo:       " + doSomeInstancing.foo);
console.log("doSomething.prop:           " + doSomething.prop);
console.log("doSomething.foo:            " + doSomething.foo);
console.log("doSomething.prototype.prop: " + doSomething.prototype.prop);
console.log("doSomething.prototype.foo:  " + doSomething.prototype.foo);

结果:

doSomeInstancing.prop:      some value
doSomeInstancing.foo:       bar
doSomething.prop:           undefined
doSomething.foo:            undefined
doSomething.prototype.prop: undefined
doSomething.prototype.foo:  bar

链接到章节理解原型对象

让我们回到 Person() 构造器的例子。请把这个例子载入浏览器。如果你还没有看完上一篇文章并写好这个例子，也可以使用 oojs-class-further-exercises.html 中的例子（亦可参考源代码）。

本例中我们将定义一个构造器函数：

function Person(first, last, age, gender, interests) {
  
  // 属性与方法定义
  
};

然后创建一个对象实例：

var person1 = new Person('Bob', 'Smith', 32, 'male', ['music', 'skiing']);

在 JavaScript 控制台输入 "person1."，你会看到，浏览器将根据这个对象的可用的成员名称进行自动补全：

JavaScript 对象原型

在这个列表中，你可以看到定义在 person1 的原型对象、即 Person() 构造器中的成员—— name、age、gender、interests、bio、greeting。同时也有一些其他成员—— watch、valueOf 等等——这些成员定义在 Person() 构造器的原型对象、即 Object 之上。下图展示了原型链的运作机制。

JavaScript 对象原型

那么，调用 person1 的“实际定义在 Object 上”的方法时，会发生什么？比如：

person1.valueOf()

这个方法仅仅返回了被调用对象的值。在这个例子中发生了如下过程：

浏览器首先检查，person1 对象是否具有可用的 valueOf() 方法。
如果没有，则浏览器检查 person1 对象的原型对象（即 Person构造函数的prototype属性所指向的对象）是否具有可用的 valueof() 方法。
如果也没有，则浏览器检查 Person() 构造函数的prototype属性所指向的对象的原型对象（即 Object构造函数的prototype属性所指向的对象）是否具有可用的 valueOf() 方法。这里有这个方法，于是该方法被调用。

注意：必须重申，原型链中的方法和属性没有被复制到其他对象——它们被访问需要通过前面所说的“原型链”的方式。

注意：没有官方的方法用于直接访问一个对象的原型对象——原型链中的“连接”被定义在一个内部属性中，在 JavaScript 语言标准中用 [[prototype]] 表示（参见 ECMAScript）。然而，大多数现代浏览器还是提供了一个名为 __proto__ （前后各有2个下划线）的属性，其包含了对象的原型。你可以尝试输入 person1.__proto__ 和 person1.__proto__.__proto__，看看代码中的原型链是什么样的！

链接到章节prototype 属性：继承成员被定义的地方

那么，那些继承的属性和方法在哪儿定义呢？如果你查看 Object 参考页，会发现左侧列出许多属性和方法——大大超过我们在 person1 对象中看到的继承成员的数量。某些属性或方法被继承了，而另一些没有——为什么呢？

原因在于，继承的属性和方法是定义在 prototype 属性之上的（你可以称之为子命名空间 (sub namespace) ）——那些以 Object.prototype. 开头的属性，而非仅仅以 Object. 开头的属性。prototype 属性的值是一个对象，我们希望被原型链下游的对象继承的属性和方法，都被储存在其中。

于是 Object.prototype.watch()、Object.prototype.valueOf() 等等成员，适用于任何继承自 Object() 的对象类型，包括使用构造器创建的新的对象实例。

Object.is()、Object.keys()，以及其他不在 prototype 对象内的成员，不会被“对象实例”或“继承自 Object() 的对象类型”所继承。这些方法/属性仅能被 Object() 构造器自身使用。

注意：这看起来很奇怪——构造器本身就是函数，你怎么可能在构造器这个函数中定义一个方法呢？其实函数也是一个对象类型，你可以查阅 Function() 构造器的参考文档以确认这一点。

你可以检查已有的 prototype 属性。回到先前的例子，在 JavaScript 控制台输入：
```
Person.prototype
```
输出并不多，毕竟我们没有为自定义构造器的原型定义任何成员。缺省状态下，构造器的 prototype 属性初始为空白。现在尝试：
```
Object.prototype
```

你会看到 Object 的 prototype 属性上定义了大量的方法；如前所示，继承自 Object 的对象都可以使用这些方法。

JavaScript 中到处都是通过原型链继承的例子。比如，你可以尝试从 String、Date、Number和 Array 全局对象的原型中寻找方法和属性。它们都在原型上定义了一些方法，因此当你创建一个字符串时：

var myString = 'This is my string.';

myString 立即具有了一些有用的方法，如 split()、indexOf()、replace() 等。

重要：prototype 属性大概是 JavaScript 中最容易混淆的名称之一。你可能会认为，this 关键字指向当前对象的原型对象，其实不是（还记得么？原型对象是一个内部对象，应当使用 __proto__ 访问）。prototype 属性包含（指向）一个对象，你在这个对象中定义需要被继承的成员。

create()

我们曾经讲过如何用 Object.create() 方法创建新的对象实例。

例如，在上个例子的 JavaScript 控制台中输入：
```
var person2 = Object.create(person1);
```
create() 实际做的是从指定原型对象创建一个新的对象。这里以 person1 为原型对象创建了 person2 对象。在控制台输入：
```
person2.__proto__
```

结果返回对象person1。

链接到章节constructor 属性

每个实例对象都从原型中继承了一个constructor属性，该属性指向了用于构造此实例对象的构造函数。

例如，在控制台中尝试下面的指令：
```
person1.constructor
person2.constructor
```
都将返回 Person() 构造器，因为该构造器包含这些实例的原始定义。

一个小技巧是，你可以在 constructor 属性的末尾添加一对圆括号（括号中包含所需的参数），从而用这个构造器创建另一个对象实例。毕竟构造器是一个函数，故可以通过圆括号调用；只需在前面添加 new 关键字，便能将此函数作为构造器使用。

在控制台中输入：

var person3 = new person1.constructor('Karen', 'Stephenson', 26, 'female', ['playing drums', 'mountain climbing']);

现在尝试访问新建对象的属性，例如：
```
person3.name.first
person3.age
person3.bio()
```

正常工作。通常你不会去用这种方法创建新的实例；但如果你刚好因为某些原因没有原始构造器的引用，那么这种方法就很有用了。

此外，constructor 属性还有其他用途。比如，想要获得某个对象实例的构造器的名字，可以这么用：

instanceName.constructor.name

具体地，像这样：

person1.constructor.name

链接到章节修改原型

从我们从下面这个例子来看一下如何修改构造器的 prototype 属性。

回到 oojs-class-further-exercises.html 的例子，在本地为源代码创建一个副本。在已有的 JavaScript 的末尾添加如下代码，这段代码将为构造器的 prototype 属性添加一个新的方法：
```
Person.prototype.farewell = function() {
  alert(this.name.first + ' has left the building. Bye for now!');
}
```
保存代码，在浏览器中加载页面，然后在控制台输入：
```
person1.farewell();
```

你会看到一条警告信息，其中还显示了构造器中定义的人名；这很有用。但更关键的是，整条继承链动态地更新了，任何由此构造器创建的对象实例都自动获得了这个方法。

再想一想这个过程。我们的代码中定义了构造器，然后用这个构造器创建了一个对象实例，此后向构造器的 prototype 添加了一个新的方法：

function Person(first, last, age, gender, interests) {

  // 属性与方法定义

};

var person1 = new Person('Tammi', 'Smith', 32, 'neutral', ['music', 'skiing', 'kickboxing']);

Person.prototype.farewell = function() {
  alert(this.name.first + ' has left the building. Bye for now!');
}

但是 farewell() 方法仍然可用于 person1 对象实例——旧有对象实例的可用功能被自动更新了。这证明了先前描述的原型链模型。这种继承模型下，上游对象的方法不会复制到下游的对象实例中；下游对象本身虽然没有定义这些方法，但浏览器会通过上溯原型链、从上游对象中找到它们。这种继承模型提供了一个强大而可扩展的功能系统。

注意：如果运行样例时遇到问题，请参阅 oojs-class-prototype.html 样例（也可查看即时运行）。

你很少看到属性定义在 prototype 属性中，因为如此定义不够灵活。比如，你可以添加一个属性：

Person.prototype.fullName = 'Bob Smith';

但这不够灵活，因为人们可能不叫这个名字。用 name.first 和 name.last 组成 fullName会好很多：

Person.prototype.fullName = this.name.first + ' ' + this.name.last;

然而，这么做是无效的，因为本例中 this 引用全局范围，而非函数范围。访问这个属性只会得到 undefined undefined。但这个语句若放在先前定义的 prototype 的方法中则有效，因为此时语句位于函数范围内，从而能够成功地转换为对象实例范围。你可能会在 prototype 上定义常属性 (constant property) （指那些你永远无需改变的属性），但一般来说，在构造器内定义属性更好。

译者注：关于 this 关键字指代（引用）什么范围/哪个对象，这个问题超出了本文讨论范围。事实上，这个问题有点复杂，如果现在你没能理解，也不用担心。

事实上，一种极其常见的对象定义模式是，在构造器（函数体）中定义属性、在 prototype 属性上定义方法。如此，构造器只包含属性定义，而方法则分装在不同的代码块，代码更具可读性。例如：

// 构造器及其属性定义

function Test(a,b,c,d) {
  // 属性定义
};

// 定义第一个方法

Test.prototype.x = function () { ... }

// 定义第二个方法

Test.prototype.y = function () { ... }

// 等等……

在 Piotr Zalewa 的 school plan app 样例中可以看到这种模式。

链接到章节总结

本文介绍了 JavaScript 对象原型，包括原型链如何允许对象之间继承特性、prototype 属性、如何通过它来向构造器添加方法，以及其他有关主题。

下一篇文章中，我们将了解如何在两个自定义的对象间实现功能的继承。

上一篇： JavaScript高级

下一篇： hbase的高级特性之快照功能

JavaScript 对象原型

链接到章节基于原型的语言？

链接到章节使用Javascript中的原型

链接到章节理解原型对象

链接到章节prototype 属性：继承成员被定义的地方

链接到章节constructor 属性

链接到章节修改原型

链接到章节总结

JavaScript实现JSON合并操作示例【递归深度合并】

关于JavaScript中高阶函数的魅力详解

javascript中函数的写法实例代码详解

Javascript中弹窗confirm与prompt的区别

深入浅析javascript函数中with

详解JavaScript中shift()方法的使用

在Javascript中处理数组之toSource()方法的使用

JavaScript中的ES6 Proxy的具体使用

JavaScript中reduce()方法的使用详解

JavaScript中用sort()方法对数组元素进行排序的操作