(转载)JS 原型与原型链详解

一. 普通对象与函数对象

JavaScript 中,万物皆对象!但对象也是有区别的。分为普通对象函数对象ObjectFunctionJS 自带的函数对象。下面举例说明

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var o1 = {};
var o2 = new Object();
var o3 = new f1();

function f1() {}
var f2 = function () {};
var f3 = new Function('str', 'console.log(str)');

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

console.log(typeof f1); //function
console.log(typeof f2); //function
console.log(typeof f3); //function

console.log(typeof o1); //object
console.log(typeof o2); //object
console.log(typeof o3); //object

在上面的例子中 o1 o2 o3 为普通对象,f1 f2 f3 为函数对象。怎么区分,其实很简单,凡是通过 new Function() 创建的对象都是函数对象,其他的都是普通对象。f1,f2,归根结底都是通过 new Function()的方式进行创建的。Function Object 也都是通过 New Function()创建的。 一定要分清楚普通对象和函数对象,下面我们会常常用到它。

二. 构造函数

我们先复习一下构造函数的知识:

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function Person(name, age, job) {
this.name = name;
this.age = age;
this.job = job;
this.sayName = function () {
alert(this.name);
};
}
var person1 = new Person('Zaxlct', 28, 'Software Engineer');
var person2 = new Person('Mick', 23, 'Doctor');

上面的例子中 person1person2 都是 Person实例。这两个实例都有一个 constructor (构造函数)属性,该属性(是一个指针)指向 Person。 即:

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console.log(person1.constructor == Person); //true
console.log(person2.constructor == Person); //true

我们要记住两个概念(构造函数,实例): person1 和 person2 都是构造函数 Person 的实例。 一个公式: 实例的构造函数属性(constructor)指向构造函数。

三. 原型对象

JavaScript 中,每当定义一个对象(函数也是对象)时候,对象中都会包含一些预定义的属性。其中每个函数对象都有一个 prototype 属性,这个属性指向函数的原型对象。 (先用不管什么是 __proto__ 第二节的课程会详细的剖析)

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function Person() {}
Person.prototype.name = 'Zaxlct';
Person.prototype.age = 28;
Person.prototype.job = 'Software Engineer';
Person.prototype.sayName = function () {
alert(this.name);
};

var person1 = new Person();
person1.sayName(); // 'Zaxlct'

var person2 = new Person();
person2.sayName(); // 'Zaxlct'

console.log(person1.sayName == person2.sayName); //true

我们得到了本文第一个定律:

每个对象都有 proto 属性,但只有函数对象才有 prototype 属性。

那什么是原型对象呢? 我们把上面的例子改一改你就会明白了:

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Person.prototype = {
name: 'Zaxlct',
age: 28,
job: 'Software Engineer',
sayName: function () {
alert(this.name);
},
};

原型对象,顾名思义,它就是一个普通对象(废话 = =!)。从现在开始你要牢牢记住原型对象就是 Person.prototype ,如果你还是害怕它,那就把它想想成一个字母 Avar A = Person.prototype

在上面我们给 A 添加了 四个属性:name、age、job、sayName。其实它还有一个默认的属性:constructor

在默认情况下,所有的原型对象都会自动获得一个 constructor(构造函数)属性,这个属性(是一个指针)指向 prototype 属性所在的函数(Person)

上面这句话有点拗口,我们「翻译」一下:A 有一个默认的 constructor 属性,这个属性是一个指针,指向 Person。即: Person.prototype.constructor == Person

在上面第二小节《构造函数》里,我们知道实例的构造函数属性(constructor)指向构造函数 :person1.constructor == Person

这两个「公式」好像有点联系:

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person1.constructor == Person;
Person.prototype.constructor == Person;

person1 为什么有 constructor 属性?那是因为 person1Person 的实例。 那 Person.prototype 为什么有 constructor 属性??同理, Person.prototype (你把它想象成 A) 也是 Person 的实例。 也就是在 Person 创建的时候,创建了一个它的实例对象并赋值给它的 prototype,基本过程如下:

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var A = new Person();
Person.prototype = A;

结论:原型对象(Person.prototype)是 构造函数(Person)的一个实例。

原型对象其实就是普通对象(但 Function.prototype 除外,它是函数对象,但它很特殊,他没有 prototype 属性(前面说道函数对象都有 prototype 属性))。看下面的例子:

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function Person() {}
console.log(Person.prototype); //Person{}
console.log(typeof Person.prototype); //Object
console.log(typeof Function.prototype); // Function,这个特殊
console.log(typeof Object.prototype); // Object
console.log(typeof Function.prototype.prototype); //undefined

Function.prototype 为什么是函数对象呢?

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var A = new Function();
Function.prototype = A;

上文提到凡是通过 new Function( ) 产生的对象都是函数对象。因为 A 是函数对象,所以 Function.prototype 是函数对象。

那原型对象是用来做什么的呢?主要作用是用于继承。举个例子:

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var Person = function (name) {
this.name = name; // tip: 当函数执行时这个 this 指的是谁?
};
Person.prototype.getName = function () {
return this.name; // tip: 当函数执行时这个 this 指的是谁?
};
var person1 = new person('Mick');
person1.getName(); //Mick

从这个例子可以看出,通过给 Person.prototype 设置了一个函数对象的属性,那有 Person 的实例(person1)出来的普通对象就继承了这个属性。具体是怎么实现的继承,就要讲到下面的原型链了。

小问题,上面两个 this 都指向谁?

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var person1 = new person('Mick');
person1.name = 'Mick'; // 此时 person1 已经有 name 这个属性了
person1.getName(); //Mick

故两次 this 在函数执行时都指向 person1

四. __proto__

JS 在创建对象(不论是普通对象还是函数对象)的时候,都有一个叫做__proto__的内置属性,用于指向创建它的构造函数的原型对象。 对象 person1 有一个__proto__属性,创建它的构造函数是 Person,构造函数的原型对象是 Person.prototype,所以: person1.__proto__ == Person.prototype

__proto__

根据上面这个连接图,我们能得到:

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Person.prototype.constructor == Person;
person1.__proto__ == Person.prototype;
person1.constructor == Person;

不过,要明确的真正重要的一点就是,这个连接存在于实例(person1)与构造函数(Person)的原型对象(Person.prototype)之间,而不是存在于实例(person1)与构造函数(Person)之间。

注意:因为绝大部分浏览器都支持__proto__属性,所以它才被加入了 ES6 里(ES5 部分浏览器也支持,但还不是标准)。

五. 构造器

熟悉 Javascript 的童鞋都知道,我们可以这样创建一个对象: var obj = {} 它等同于下面这样: var obj = new Object()

obj 是构造函数(Object)的一个实例。所以: obj.constructor === Object obj.__proto__ === Object.prototype

新对象 obj 是使用 new 操作符后跟一个构造函数来创建的。构造函数(Object)本身就是一个函数(就是上面说的函数对象),它和上面的构造函数 Person 差不多。只不过该函数是出于创建新对象的目的而定义的。所以不要被 Object 吓倒。

同理,可以创建对象的构造器不仅仅有 Object,也可以是 Array,Date,Function 等。 所以我们也可以构造函数来创建 Array、 Date、Function

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var b = new Array();
b.constructor === Array;
b.__proto__ === Array.prototype;

var c = new Date();
c.constructor === Date;
c.__proto__ === Date.prototype;

var d = new Function();
d.constructor === Function;
d.__proto__ === Function.prototype;

Object,Function,Array,Date,Number,String,Boolean 这些构造器都是函数对象.

六. 原型链

小测试来检验一下你理解的怎么样:

1.person1.__proto__ 是什么? 2.Person.__proto__ 是什么? 3.Person.prototype.__proto__ 是什么? 4.Object.__proto__ 是什么? 5.Object.prototype__proto__ 是什么?

答案: 第一题: 因为 person1.__proto__ === person1 的构造函数.prototype 因为 person1的构造函数 === Person 所以 person1.__proto__ === Person.prototype

第二题: 因为 Person.__proto__ === Person的构造函数.prototype 因为 Person的构造函数 === Function 所以 Person.__proto__ === Function.prototype

第三题: Person.prototype 是一个普通对象,我们无需关注它有哪些属性,只要记住它是一个普通对象。 因为一个 普通对象的构造函数 === Object 所以 Person.prototype.__proto__ === Object.prototype

第四题,参照第二题,因为 PersonObject 一样都是构造函数

第五题: Object.prototype 对象也有 proto 属性,但它比较特殊,为 null。因为 null 处于原型链的顶端,这个只能记住。 Object.prototype.__proto__ === null

七. 函数对象 (复习一下前面的知识点)

所有函数对象的 proto 都指向 Function.prototype,它是一个空函数(Empty function

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Number.__proto__ === Function.prototype; // true
Number.constructor == Function; //true

Boolean.__proto__ === Function.prototype; // true
Boolean.constructor == Function; //true

String.__proto__ === Function.prototype; // true
String.constructor == Function; //true

// 所有的构造器都来自于Function.prototype,甚至包括根构造器Object及Function自身
Object.__proto__ === Function.prototype; // true
Object.constructor == Function; // true

// 所有的构造器都来自于Function.prototype,甚至包括根构造器Object及Function自身
Function.__proto__ === Function.prototype; // true
Function.constructor == Function; //true

Array.__proto__ === Function.prototype; // true
Array.constructor == Function; //true

RegExp.__proto__ === Function.prototype; // true
RegExp.constructor == Function; //true

Error.__proto__ === Function.prototype; // true
Error.constructor == Function; //true

Date.__proto__ === Function.prototype; // true
Date.constructor == Function; //true

JavaScript 中有内置(build-in)构造器/对象共计 12 个(ES5 中新加了 JSON),这里列举了可访问的 8 个构造器。剩下如 Global 不能直接访问,Arguments 仅在函数调用时由 JS 引擎创建,MathJSON 是以对象形式存在的,无需 new。它们的__proto__Object.prototype。如下

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Math.__proto__ === Object.prototype; // true
Math.construrctor == Object; // true

JSON.__proto__ === Object.prototype; // true
JSON.construrctor == Object; //true

上面说的函数对象当然包括自定义的。如下

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// 函数声明
function Person() {}
// 函数表达式
var Perosn = function () {};
console.log(Person.__proto__ === Function.prototype); // true
console.log(Man.__proto__ === Function.prototype); // true

这说明什么呢?

所有的构造器都来自于 Function.prototype,甚至包括根构造器 ObjectFunction 自身。所有构造器都继承了 Function.prototype 的属性及方法。如 length、call、apply、bind

(你应该明白第一句话,第二句话我们下一节继续说,先挖个坑:)) Function.prototype也是唯一一个 typeof XXX.prototypefunctionprototype。其它的构造器的 prototype 都是一个对象(原因第三节里已经解释过了)。如下(又复习了一遍):

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console.log(typeof Function.prototype); // function
console.log(typeof Object.prototype); // object
console.log(typeof Number.prototype); // object
console.log(typeof Boolean.prototype); // object
console.log(typeof String.prototype); // object
console.log(typeof Array.prototype); // object
console.log(typeof RegExp.prototype); // object
console.log(typeof Error.prototype); // object
console.log(typeof Date.prototype); // object
console.log(typeof Object.prototype); // object

噢,上面还提到它是一个空的函数,console.log(Function.prototype) 下看看(留意,下一节会再说一下这个)

知道了所有构造器(含内置及自定义)的__proto__都是Function.prototype,那Function.prototype__proto__是谁呢? 相信都听说过 JavaScript 中函数也是一等公民,那从哪能体现呢?如下 console.log(Function.prototype.__proto__ === Object.prototype) // true 这说明所有的构造器也都是一个普通 JS 对象,可以给构造器添加/删除属性等。同时它也继承了 Object.prototype 上的所有方法:toString、valueOf、hasOwnProperty 等。(你也应该明白第一句话,第二句话我们下一节继续说,不用挖坑了,还是刚才那个坑;))

最后 Object.prototype__proto__ 是谁? Object.prototype.__proto__ === null // true 已经到顶了,为 null。(读到现在,再回过头看第五章,能明白吗?)

八. Prototype

在 ECMAScript 核心所定义的全部属性中,最耐人寻味的就要数 prototype 属性了。对于 ECMAScript 中的引用类型而言,prototype 是保存着它们所有实例方法的真正所在。换句话所说,诸如 toString()和 valuseOf() 等方法实际上都保存在 prototype 名下,只不过是通过各自对象的实例访问罢了。

我们知道 JS 内置了一些方法供我们使用,比如: 对象可以用 constructor/toString()/valueOf() 等方法; 数组可以用 map()/filter()/reducer() 等方法; 数字可用用 parseInt()/parseFloat()等方法; Why ???

当我们创建一个函数时: var Person = new Object() PersonObject 的实例,所以 Person 继承了 Object 的原型对象 Object.prototype 上所有的方法。

Object 的每个实例都具有 Object.prototype 的属性和方法。 所以我可以用 Person.constructor 也可以用 Person.hasOwnProperty

当我们创建一个数组时:

var num = new Array() numArray 的实例,所以 num 继承Array 的原型对象 Array.prototype 上所有的方法。 Array.prototype => [] 这尼玛怎么是一个空数组???

我们可以用一个 ES5 提供的新方法:Object.getOwnPropertyNames 获取所有(包括不可枚举的属性)的属性名不包括 prototy 中的属性,返回一个数组:

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var arrayAllKeys = Array.prototype; // [] 空数组
// 只得到 arrayAllKeys 这个对象里所有的属性名(不会去找 arrayAllKeys.prototype 中的属性)
console.log(Object.getOwnPropertyNames(arrayAllKeys));
/* 输出:
["length", "constructor", "toString", "toLocaleString", "join", "pop", "push",
"concat", "reverse", "shift", "unshift", "slice", "splice", "sort", "filter", "forEach",
"some", "every", "map", "indexOf", "lastIndexOf", "reduce", "reduceRight",
"entries", "keys", "copyWithin", "find", "findIndex", "fill"]
*/

这样你就明白了随便声明一个数组,它为啥能用那么多方法了。

细心的你肯定发现了 Object.getOwnPropertyNames(arrayAllKeys) 输出的数组里并没有 constructor/hasOwnPrototype对象的方法(你肯定没发现)。 但是随便定义的数组也能用这些方法:

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var num = [1];
console.log(num.hasOwnPrototype()); // false (输出布尔值而不是报错)

Why ???

因为Array.prototype虽然没这些方法,但是它有原型对象(__proto__):

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// 上面我们说了 Object.prototype 就是一个普通对象。
Array.prototype.__proto__ == Object.prototype;

所以 Array.prototype 继承了对象的所有方法,当你用 num.hasOwnPrototype() 时,JS 会先查一下它的构造函数 (Array) 的原型对象 Array.prototype 有没有有 hasOwnPrototype() 方法,没查到的话继续查一下 Array.prototype 的原型对象 Array.prototype.__proto__有没有这个方法。

当我们创建一个函数时:

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var f = new Function('x', 'return x*x;');
//当然你也可以这么创建 f = function(x){ return x*x }
console.log(f.arguments); // arguments 方法从哪里来的?
console.log(f.call(window)); // call 方法从哪里来的?
console.log(Function.prototype); // function() {} (一个空的函数)
console.log(Object.getOwnPropertyNames(Function.prototype));
/* 输出
["length", "name", "arguments", "caller", "constructor", "bind", "toString", "call", "apply"]
*/

我们再复习第八小节这句话:

所有函数对象 proto都指向 Function.prototype,它是一个空函数(Empty function

嗯,我们验证了它就是空函数。不过不要忽略前半句。我们枚举出了它的所有的方法,所以所有的函数对象都能用。

如果你还没搞懂啥是函数对象?

还有,我建议你可以再复习下为什么:

Function.prototype 是唯一一个 typeof XXX.prototypefunctionprototype

九. 复习一下

第八小节我们总结了:

所有函数对象的 __proto__ 都指向 Function.prototype,它是一个空函数(Empty function

但是你可别忘了在第三小节我们总结的:

所有对象的 __proto__ 都指向其构造器的 prototype

先看看 JS 内置构造器:

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var obj = { name: 'jack' };
var arr = [1, 2, 3];
var reg = /hello/g;
var date = new Date();
var err = new Error('exception');

console.log(obj.__proto__ === Object.prototype); // true
console.log(arr.__proto__ === Array.prototype); // true
console.log(reg.__proto__ === RegExp.prototype); // true
console.log(date.__proto__ === Date.prototype); // true
console.log(err.__proto__ === Error.prototype); // true

再看看自定义的构造器,这里定义了一个 Person

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function Person(name) {
this.name = name;
}
var p = new Person('jack');
console.log(p.__proto__ === Person.prototype); // true

pPerson 的实例对象,p 的内部原型总是指向其构造器 Person 的原型对象 prototype

每个对象都有一个 constructor 属性,可以获取它的构造器,因此以下打印结果也是恒等的:

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function Person(name) {
this.name = name;
}
var p = new Person('jack');
console.log(p.__proto__ === p.constructor.prototype); // true

上面的 Person 没有给其原型添加属性或方法,这里给其原型添加一个 getName 方法:

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function Person(name) {
this.name = name;
}
// 修改原型
Person.prototype.getName = function () {};
var p = new Person('jack');
console.log(p.__proto__ === Person.prototype); // true
console.log(p.__proto__ === p.constructor.prototype); // true

可以看到 p.__proto__Person.prototypep.constructor.prototype 都是恒等的,即都指向同一个对象。

如果换一种方式设置原型,结果就有些不同了:

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function Person(name) {
this.name = name;
}
// 重写原型
Person.prototype = {
getName: function () {},
};
var p = new Person('jack');
console.log(p.__proto__ === Person.prototype); // true
console.log(p.__proto__ === p.constructor.prototype); // false

这里直接重写了 Person.prototype(注意:上一个示例是修改原型)。输出结果可以看出 p.__proto__ 仍然指向的是 Person.prototype,而不是 p.constructor.prototype

这也很好理解,给Person.prototype赋值的是一个对象直接量{getName: function(){}},使用对象直接量方式定义的对象其构造器(constructor)指向的是根构造器 ObjectObject.prototype 是一个空对象{}{}自然与{getName: function(){}}不等。如下:

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var p = {};
console.log(Object.prototype); // 为一个空的对象{}
console.log(p.constructor === Object); // 对象直接量方式定义的对象其constructor为Object
console.log(p.constructor.prototype === Object.prototype); // 为true,不解释(๑ˇ3ˇ๑)

十. 原型链(再复习一下:)

下面这个例子你应该能明白了!

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function Person() {}
var person1 = new Person();
console.log(person1.__proto__ === Person.prototype); // true
console.log(Person.prototype.__proto__ === Object.prototype); //true
console.log(Object.prototype.__proto__); //null

Person.__proto__ == Function.prototype; //true
console.log(Function.prototype); // function(){} (空函数)

var num = new Array();
console.log(num.__proto__ == Array.prototype); // true
console.log(Array.prototype.__proto__ == Object.prototype); // true
console.log(Array.prototype); // [] (空数组)
console.log(Object.prototype.__proto__); //null

console.log(Array.__proto__ == Function.prototype); // true

疑点解惑:

1.Object.__proto__ === Function.prototype // true Object 是函数对象,是通过new Function()创建的,所以Object.__proto__指向Function.prototype。(参照第八小节:「所有函数对象的__proto__都指向Function.prototype」)

2.Function.__proto__ === Function.prototype // true Function 也是对象函数,也是通过new Function()创建,所以Function.__proto__指向Function.prototype

自己是由自己创建的,好像不符合逻辑,但仔细想想,现实世界也有些类似,你是怎么来的,你妈生的,你妈怎么来的,你姥姥生的,……类人猿进化来的,那类人猿从哪来,一直追溯下去……,就是无,(NULL 生万物) 正如《道德经》里所说“无,名天地之始”。

3.Function.prototype.__proto__ === Object.prototype //true

其实这一点我也有点困惑,不过也可以试着解释一下。 Function.prototype是个函数对象,理论上他的__proto__应该指向 Function.prototype,就是他自己,自己指向自己,没有意义。 JS 一直强调万物皆对象,函数对象也是对象,给他认个祖宗,指向Object.prototypeObject.prototype.__proto__ === null,保证原型链能够正常结束。

十一.总结

  • 原型和原型链是 JS 实现继承的一种模型。
  • 原型链的形成是真正是靠__proto__而非prototype

要深入理解这句话,我们再举个例子,看看前面你真的理解了吗?

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var animal = function () {};
var dog = function () {};

animal.price = 2000;
dog.prototype = animal;
var tidy = new dog();
console.log(dog.price); //undefined
console.log(tidy.price); // 2000

这里解释一下:

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var dog = function () {};
dog.prototype.price = 2000;
var tidy = new dog();
console.log(tidy.price); // 2000
console.log(dog.price); //undefined
var dog = function () {};
var tidy = new dog();
tidy.price = 2000;
console.log(dog.price); //undefined

这个明白吧?想一想我们上面说过这句话:

实例(tidy)和 原型对象(dog.prototype)存在一个连接。不过,要明确的真正重要的一点就是,这个连接存在于实例(tidy)与构造函数的原型对象(dog.prototype)之间,而不是存在于实例(tidy)与构造函数(dog)之间。

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