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【进阶5-1期】重新认识构造函数、原型和原型链

更新:谢谢大家的支持,最近折腾了一个资料汇总,方便大家系统阅读,后续会有更多内容和更多优化,

------ 以下是正文 ------

引言

前端进阶系列已经到第 5 期啦,本期正式开始原型 ​​Prototype​​ 系列。

本篇文章重点介绍构造函数、原型和原型链相关知识,如果你还不知道 ​​Symbol​​ 是不是构造函数、​​constructor​​ 属性是否只读、​​prototype​​ 、​​[[Prototype]]​​ 和 ​​__proto__​​ 的区别、什么是原型链,建议你好好阅读本文,希望对你有所帮助。

下图是本文的思维导图,高清思维导图和更多文章请看我的 ​​Github​​。

【进阶5-1期】重新认识构造函数、原型和原型链_构造函数

构造函数

什么是构造函数

​constructor​​ 返回创建实例对象时构造函数的引用。此属性的值是对函数本身的引用,而不是一个包含函数名称的字符串。

// 木易杨
function Parent(age) {
this.age = age;
}

var p = new Parent(50);
p.constructor === Parent; // true
p.constructor === Object; // false

构造函数本身就是一个函数,与普通函数没有任何区别,不过为了规范一般将其首字母大写。构造函数和普通函数的区别在于,使用 ​​new​​ 生成实例的函数就是构造函数,直接调用的就是普通函数。

那是不是意味着普通函数创建的实例没有 ​​constructor​​ 属性呢?不一定。

// 木易杨
// 普通函数
function parent2(age) {
this.age = age;
}
var p2 = parent2(50);
// undefined

// 普通函数
function parent3(age) {
return {
age: age
}
}
var p3 = parent3(50);
p3.constructor === Object; // true

Symbol 是构造函数吗

MDN 是这样介绍 ​​Symbol​​ 的


The ​​Symbol()​​ function returns a value of type symbol, has static properties that expose several members of built-in objects, has static methods that expose the global symbol registry, and resembles a built-in object class but is incomplete as a constructor because it does not support the syntax "​​new Symbol()​​".


​Symbol​​ 是基本数据类型,但作为构造函数来说它并不完整,因为它不支持语法 ​​new Symbol()​​,Chrome 认为其不是构造函数,如果要生成实例直接使用 ​​Symbol()​​ 即可。(来自 ​​MDN​​)

// 木易杨
new Symbol(123); // Symbol is not a constructor

Symbol(123); // Symbol(123)

虽然是基本数据类型,但 ​​Symbol(123)​​ 实例可以获取 ​​constructor​​ 属性值。

// 木易杨
var sym = Symbol(123);
console.log( sym );
// Symbol(123)

console.log( sym.constructor );
// ƒ Symbol() { [native code] }

这里的 ​​constructor​​ 属性来自哪里?其实是 ​​Symbol​​ 原型上的,即 ​​Symbol.prototype.constructor​​ 返回创建实例原型的函数, 默认为 ​​Symbol​​ 函数。

constructor 值只读吗

这个得分情况,对于引用类型来说 ​​constructor​​ 属性值是可以修改的,但是对于基本类型来说是只读的。

引用类型情况其值可修改这个很好理解,比如原型链继承方案中,就需要对 ​​constructor​​重新赋值进行修正。

// 木易杨
function Foo() {
this.value = 42;
}
Foo.prototype = {
method: function() {}
};

function Bar() {}

// 设置 Bar 的 prototype 属性为 Foo 的实例对象
Bar.prototype = new Foo();
Bar.prototype.foo = 'Hello World';

Bar.prototype.constructor === Object;
// true

// 修正 Bar.prototype.constructor 为 Bar 本身
Bar.prototype.constructor = Bar;

var test = new Bar() // 创建 Bar 的一个新实例
console.log(test);

【进阶5-1期】重新认识构造函数、原型和原型链_原型对象_02

对于基本类型来说是只读的,比如 ​​1、“muyiy”、true、Symbol​​,当然 ​​null​​ 和 ​​undefined​​ 是没有 ​​constructor​​ 属性的。

// 木易杨
function Type() { };
var types = [1, "muyiy", true, Symbol(123)];

for(var i = 0; i < types.length; i++) {
types[i].constructor = Type;
types[i] = [ types[i].constructor, types[i] instanceof Type, types[i].toString() ];
};

console.log( types.join("\n") );
// function Number() { [native code] }, false, 1
// function String() { [native code] }, false, muyiy
// function Boolean() { [native code] }, false, true
// function Symbol() { [native code] }, false, Symbol(123)

为什么呢?因为创建他们的是只读的原生构造函数(​​native constructors​​),这个例子也说明了依赖一个对象的 ​​constructor​​ 属性并不安全。

模拟实现 new

说到这里就要聊聊 ​​new​​ 的实现了,实现代码如下。

// 木易杨
function create() {
// 1、创建一个空的对象
var obj = new Object(),
// 2、获得构造函数,同时删除 arguments 中第一个参数
Con = [].shift.call(arguments);
// 3、链接到原型,obj 可以访问构造函数原型中的属性
Object.setPrototypeOf(obj, Con.prototype);
// 4、绑定 this 实现继承,obj 可以访问到构造函数中的属性
var ret = Con.apply(obj, arguments);
// 5、优先返回构造函数返回的对象
return ret instanceof Object ? ret : obj;
};

之前写过一篇文章解析 ​​new​​ 的模拟实现过程,如果你对实现过程还不了解的话点击阅读。「​​【进阶3-5期】深度解析 new 原理及模拟实现​​」

原型

​prototype​

​JavaScript​​ 是一种基于原型的语言 (prototype-based language),这个和 ​​Java​​ 等基于类的语言不一样。

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,这些属性和方法定义在对象的构造器函数的 ​​prototype​​ 属性上,而非对象实例本身。

【进阶5-1期】重新认识构造函数、原型和原型链_构造函数_03

从上面这张图可以发现,​​Parent​​ 对象有一个原型对象 ​​Parent.prototype​​,其上有两个属性,分别是 ​​constructor​​ 和 ​​__proto__​​,其中 ​​__proto__​​ 已被弃用。

构造函数 ​​Parent​​ 有一个指向原型的指针,原型 ​​Parent.prototype​​ 有一个指向构造函数的指针 ​​Parent.prototype.constructor​​,如上图所示,其实就是一个循环引用。

【进阶5-1期】重新认识构造函数、原型和原型链_前端_04

​__proto__​

上图可以看到 Parent 原型( ​​Parent.prototype​​ )上有 ​​__proto__​​ 属性,这是一个访问器属性(即 getter 函数和 setter 函数),通过它可以访问到对象的内部 ​​[[Prototype]]​​ (一个对象或 ​​null​​ )。

​__proto__​​ 发音 dunder proto,最先被 Firefox使用,后来在 ES6 被列为 Javascript 的标准内建属性。

​[[Prototype]]​​ 是对象的一个内部属性,外部代码无法直接访问。


遵循 ECMAScript 标准,someObject.[[Prototype]] 符号用于指向 someObject 的原型。


【进阶5-1期】重新认识构造函数、原型和原型链_JavaScript_05

这里用 ​​p.__proto__​​ 获取对象的原型,​​__proto__​​ 是每个实例上都有的属性,​​prototype​​ 是构造函数的属性,这两个并不一样,但 ​​p.__proto__ ​​ 和 ​​Parent.prototype​​ 指向同一个对象。

// 木易杨
function Parent() {}
var p = new Parent();
p.__proto__ === Parent.prototype
// true

所以构造函数 ​​Parent​​、​​Parent.prototype​​ 和 ​​p​​ 的关系如下图。

【进阶5-1期】重新认识构造函数、原型和原型链_JavaScript_06

注意点

​__proto__​​ 属性在 ​​ES6​​ 时才被标准化,以确保 Web 浏览器的兼容性,但是不推荐使用,除了标准化的原因之外还有性能问题。为了更好的支持,推荐使用 ​​Object.getPrototypeOf()​​。


通过改变一个对象的 ​​[[Prototype]]​​ 属性来改变和继承属性会对性能造成非常严重的影响,并且性能消耗的时间也不是简单的花费在 ​​obj.__proto__ = ...​​ 语句上, 它还会影响到所有继承自该 ​​[[Prototype]]​​ 的对象,如果你关心性能,你就不应该修改一个对象的 ​​[[Prototype]]​​。


如果要读取或修改对象的 ​​[[Prototype]]​​ 属性,建议使用如下方案,但是此时设置对象的 ​​[[Prototype]]​​ 依旧是一个缓慢的操作,如果性能是一个问题,就要避免这种操作。

// 木易杨
// 获取
Object.getPrototypeOf()
Reflect.getPrototypeOf()

// 修改
Object.setPrototypeOf()
Reflect.setPrototypeOf()

如果要创建一个新对象,同时继承另一个对象的 ​​[[Prototype]]​​ ,推荐使用 ​​Object.create()​​。

// 木易杨
function Parent() {
age: 50
};
var p = new Parent();
var child = Object.create(p);

这里 ​​child​​ 是一个新的空对象,有一个指向对象 p 的指针 ​​__proto__​​。

优化实现 new

正如上面介绍的不建议使用 ​​__proto__​​,所以我们使用 ​​Object.create()​​ 来模拟实现,优化后的代码如下。

// 木易杨
function create() {
// 1、获得构造函数,同时删除 arguments 中第一个参数
Con = [].shift.call(arguments);
// 2、创建一个空的对象并链接到原型,obj 可以访问构造函数原型中的属性
var obj = Object.create(Con.prototype);
// 3、绑定 this 实现继承,obj 可以访问到构造函数中的属性
var ret = Con.apply(obj, arguments);
// 4、优先返回构造函数返回的对象
return ret instanceof Object ? ret : obj;
};

原型链

每个对象拥有一个原型对象,通过 ​​__proto__​​ 指针指向上一个原型 ,并从中继承方法和属性,同时原型对象也可能拥有原型,这样一层一层,最终指向 ​​null​​。这种关系被称为原型链 (prototype chain),通过原型链一个对象会拥有定义在其他对象中的属性和方法。

我们看下面一个例子

// 木易杨
function Parent(age) {
this.age = age;
}

var p = new Parent(50);
p.constructor === Parent; // true

这里 ​​p.constructor​​ 指向 ​​Parent​​,那是不是意味着 ​​p​​ 实例存在 ​​constructor​​ 属性呢?并不是。

我们打印下 ​​p​​ 值就知道了。

【进阶5-1期】重新认识构造函数、原型和原型链_前端_07

由图可以看到实例对象 ​​p​​ 本身没有 ​​constructor​​ 属性,是通过原型链向上查找 ​​__proto__​​ ,最终查找到 ​​constructor​​ 属性,该属性指向 ​​Parent​​。

// 木易杨
function Parent(age) {
this.age = age;
}
var p = new Parent(50);

p; // Parent {age: 50}
p.__proto__ === Parent.prototype; // true
p.__proto__.__proto__ === Object.prototype; // true
p.__proto__.__proto__.__proto__ === null; // true

下图展示了原型链的运作机制。

【进阶5-1期】重新认识构造函数、原型和原型链_前端_08

小结


  • ​Symbol​​ 作为构造函数来说并不完整,因为不支持语法 ​​new Symbol()​​,但其原型上拥有 ​​constructor​​ 属性,即 ​​Symbol.prototype.constructor​​。
  • 引用类型 ​​constructor​​ 属性值是可以修改的,但是对于基本类型来说是只读的,当然 ​​null​​ 和 ​​undefined​​ 没有 ​​constructor​​ 属性。
  • ​__proto__​​ 是每个实例上都有的属性,​​prototype​​ 是构造函数的属性,这两个并不一样,但 ​​p.__proto__ ​​ 和 ​​Parent.prototype​​ 指向同一个对象。
  • ​__proto__​​ 属性在 ​​ES6​​ 时被标准化,但因为性能问题并不推荐使用,推荐使用 ​​Object.getPrototypeOf()​​。
  • 每个对象拥有一个原型对象,通过 ​​__proto__​​ 指针指向上一个原型 ,并从中继承方法和属性,同时原型对象也可能拥有原型,这样一层一层,最终指向 ​​null​​,这就是原型链。

参考


  • ​​对象原型​​
  • ​​Object.prototype.constructor​​
  • ​​Object.prototype.__proto__​​
  • ​​Symbol​​
  • ​​原型​​


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