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JS 系列二:深入 constructor、prototype、__proto__、[[Prototype]] 及 原型链

引言

JS系列暂定 27 篇,从基础,到原型,到异步,到设计模式,到架构模式等,

本篇是 JS系列中最重要的一章,花费 3 分钟即可理解,如果你已了解,快速浏览即可。

本篇文章主讲构造函数、原型以及原型链,包括 Symbol 是不是构造函数、constructor 属性是否只读、prototype 、__proto__[[Prototype]]  、原型链。

一、基础入门

1. 对象

在JS中,万物皆对象,对象又分为普通对象和函数对象,其中 Object、Function 为 JS 自带的函数对象。

let obj1 = {}; 
let obj2 = new Object();
let obj3 = new fun1()

function fun1(){}; 
let fun2 = function(){};
let fun3 = new Function('some','console.log(some)');

// JS自带的函数对象
console.log(typeof Object); //function 
console.log(typeof Function); //function  

// 普通对象
console.log(typeof obj1); //object 
console.log(typeof obj2); //object 
console.log(typeof obj3); //object

// 函数对象
console.log(typeof fun1); //function 
console.log(typeof fun2); //function 
console.log(typeof fun3); //function   
复制代码

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,Function Object 是通过 New Function() 创建的。

2. 构造函数

function Foo(name, age) {
    // this 指向 Foo
    this.name = name
    this.age = age
    this.class = 'class'
    // return this // 默认有这一行
}

// Foo 的实例
let f = new Foo('aa', 20)
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每个实例都有一个 constructor(构造函数)属性,该属性指向对象本身。

f.constructor === Foo // true
复制代码

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。

JS 本身不提供一个 class 实现。(在 ES2015/ES6 中引入了 class 关键字,但只是语法糖,JavaScript 仍然是基于原型的)。

3. 构造函数扩展

  • let a = {} 其实是 let a = new Object() 的语法糖
  • let a = [] 其实是 let a = new Array() 的语法糖
  • function Foo(){ ... } 其实是 var Foo = new Function(...)
  • 可以使用 instanceof 判断一个函数是否为一个变量的构造函数

4. Symbol 是构造函数吗?

Symbol 是基本数据类型,它并不是构造函数,因为它不支持 new Symbol() 语法。我们直接使用Symbol() 即可。

let an = Symbol("An");

let an1 = new Symbol("An"); 
// Uncaught TypeError: Symbol is not a constructor
复制代码

但是,Symbol() 可以获取到它的 constructor 属性

Symbol("An").constructor; 
// ƒ Symbol() { [native code] }
复制代码

这个 constructor 实际上是 Symbol 原型上的,即

Symbol.prototype.constructor; 
// ƒ Symbol() { [native code] }
复制代码

对于 Symbol,你还需要了解以下知识点:

Symbol() 返回的 symbol 值是唯一
Symbol("An") === Symbol("An"); 
// false
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可以通过 Symbol.for(key) 获取全局唯一的 symbol
Symbol.for('An') === Symbol.for("An"); // true
复制代码

它从运行时的 symbol 注册表中找到对应的 symbol,如果找到了,则返回它,否则,新建一个与该键关联的 symbol,并放入全局 symbol 注册表中。

Symbol.iterator :返回一个对象的迭代器
// 实现可迭代协议,使迭代器可迭代:Symbol.iterator
function createIterator(items) {
    let i = 0
    return {
        next: function () {
            let done = (i >= items.length)
            let value = !done ? items[i++] : undefined
            return {
                done: done,
                value: value
            }
        },
        [Symbol.iterator]: function () {
        	return this
    	}
    }
}
const iterator = createIterator([1, 2, 3]);
[...iterator];		// [1, 2, 3]
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Symbol.toPrimitive:将对象转换成基本数据类型
// Symbol.toPrimitive 来实现拆箱操作(ES6 之后)
let obj = {
    valueOf: () => {console.log("valueOf"); return {}},
    toString: () => {console.log("toString"); return {}}
}
obj[Symbol.toPrimitive] = () => {console.log("toPrimitive"); return "hello"}
console.log(obj + "") 
// toPrimitive
// hello
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Symbol.toStringTag:用于设置对象的默认描述字符串值
// Symbol.toStringTag 代替 [[class]] 属性(ES5开始)
let o = { [Symbol.toStringTag]: "MyObject" }

console.log(o + ""); 
// [object MyObject]
复制代码

5. constructor 的值是只读的吗?

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
function An() {
    this.value = "An";
};
function Anran() {};

Anran.prototype.constructor = An; 
// 原型链继承中,对 constructor 重新赋值

let anran = new Anran(); 
// 创建 Anran 的一个新实例

console.log(anran);
复制代码
constructor

这说明,依赖一个引用对象的 constructor 属性,并不是安全的。

基本类型
function An() {};
let an = 1;
an.constructor = An;
console.log(an.constructor); 
// ƒ Number() { [native code] }
复制代码

这是因为:原生构造函数(native constructors)是只读的

JS 对于不可写的属性值的修改静默失败(silently failed),但只会在严格模式下才会提示错误。

'use strict';
function An() {};
let an = 1;
an.constructor = An;
console.log(an.constructor); 
复制代码
use strict

注意:null 和 undefined 是没有 constructor 属性的。

二、原型

首先,贴上

原型

图片来自于http://www.mollypages.org/tutorials/js.mp,请根据下文仔细理解这张图

在JS中,每个对象都有自己的原型。当我们访问对象的属性和方法时,JS 会先访问对象本身的方法和属性。如果对象本身不包含这些属性和方法,则访问对象对应的原型。

// 构造函数
function Foo(name) {
    this.name = name
}
Foo.prototype.alertName = function() {
    alert(this.name)
}
// 创建实例
let f = new Foo('some')
f.printName = function () {
    console.log(this.name)
}
// 测试
f.printName()// 对象的方法
f.alertName()// 原型的方法
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1. prototype

所有函数都有一个 prototype (显式原型)属性,属性值也是一个普通的对象。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。

但有一个例外: Function.prototype.bind(),它并没有 prototype 属性

let fun = Function.prototype.bind(); 
// ƒ () { [native code] }
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当我们创建一个函数时,例如

function Foo () {}
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FOO

prototype 属性就被自动创建了

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

构造函数 Foo 有一个指向原型的指针,原型 Foo.prototype 有一个指向构造函数的指针 Foo.prototype.constructor,这就是一个循环引用,即:

Foo.prototype.constructor === Foo; // true
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constructor与prototype

2. __proto__

每个实例对象(object )都有一个隐式原型属性(称之为 __proto__ )指向了创建该对象的构造函数的原型。也就时指向了函数的 prototype 属性。

function Foo () {}
let foo = new Foo()
复制代码
Foo1

new Foo() 时,__proto__ 被自动创建。并且

foo.__proto__ === Foo.prototype; // true
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即:

屏幕快照 2019-08-25 下午9 38 36

__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。

3. [[Prototype]]

[[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

4. 注意

__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()

通过现代浏览器的操作属性的便利性,可以改变一个对象的 [[Prototype]] 属性, 这种行为在每一个JavaScript引擎和浏览器中都是一个非常慢且影响性能的操作,使用这种方式来改变和继承属性是对性能影响非常严重的,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来自该 [[Prototype]] 的对象,如果你关心性能,你就不应该在一个对象中修改它的 [[Prototype]]。相反, 创建一个新的且可以继承 [[Prototype]] 的对象,推荐使用 Object.create()

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。

// 获取(两者一致)
Object.getPrototypeOf()
Reflect.getPrototypeOf()

// 修改(两者一致)
Object.setPrototypeOf()
Reflect.setPrototypeOf()
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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()

function An() {};
var an = new An();
var anran = Object.create(an);
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这里 anran 是一个新的空对象,有一个指向对象 an 的指针 __proto__

5. new 的实现过程

  • 新生成了一个对象

  • 链接到原型

  • 绑定 this

  • 返回新对象

function new_object() {
  // 创建一个空的对象
  let obj = new Object()
  // 获得构造函数
  let Con = [].shift.call(arguments)
  // 链接到原型 (不推荐使用)
  obj.__proto__ = Con.prototype
  // 绑定 this,执行构造函数
  let result = Con.apply(obj, arguments)
  // 确保 new 出来的是个对象
  return typeof result === 'object' ? result : obj
}
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优化 new 实现
// 优化后 new 实现
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
  let 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
  let 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;
};
复制代码

6. 总结

  • 所有的引用类型(数组、对象、函数)都有对象特性,即可自由扩展属性(null除外)。
  • 所有的引用类型,都有一个 __proto__ 属性,属性值是一个普通的对象,该原型对象也有一个自己的原型对象(__proto__) ,层层向上直到一个对象的原型对象为 null。根据定义,null 没有原型,并作为这个原型链 中的最后一个环节。
  • 当试图得到一个对象的某个属性时,如果这个对象本身没有这个属性,那么会去它的 __proto__ (即它的构造函数的 prototype )中寻找。

三、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)。根据定义,null 没有原型,并作为这个原型链中的最后一个环节。

原型链的基本思想是利用原型,让一个引用类型继承另一个引用类型的属性及方法。

// 构造函数
function Foo(name) {
    this.name = name
}
// 创建实例
let f = new Foo('some')
// 测试
f.toString() 
// f.__proto__.__proto__中寻找
复制代码

f.__proto__=== Foo.prototypeFoo.prototype 也是一个对象,也有自己的__proto__ 指向 Object.prototype, 找到toString()方法。

也就是

Function.__proto__.__proto__ === Object.prototype
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原型链

下面是原型链继承的例子

function Elem(id) {
    this.elem = document.getElementById(id)
}

Elem.prototype.html = function(val) {
    let elem = this.elem
    if (val) {
        elem.innerHtml = val
        return this // 链式操作
    } else {
        return elem.innerHtml
    }
}

Elem.prototype.on = function( type, fn) {
    let elem = this.elem
    elem.addEventListener(type, fn)
}

let div1 = new Elem('div1')
// console.log(div1.html())
div1.html('<p>hello</p>').on('click', function() {
    alert('clicked')
})// 链式操作
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四、总结

  • Symbol 是基本数据类型,并不是构造函数,因为它不支持语法 new Symbol(),但其原型上拥有 constructor 属性,即 Symbol.prototype.constructor
  • 引用类型 constructor 是可以修改的,但对于基本类型来说它是只读的, nullundefined 没有 constructor 属性。
  • __proto__ 是每个实例对象都有的属性,prototype 是其构造函数的属性,在实例上并不存在,所以这两个并不一样,但 foo.__proto__Foo.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,这样一层一层向上,最终指向 null,这就是原型链。
  • 当试图得到一个对象的某个属性时,如果这个对象本身没有这个属性,那么会去它的原型中寻找,以及该对象的原型的原型,一层一层向上查找,直到找到一个名字匹配的属性 / 方法或到达原型链的末尾(null

五、参考

暂时就这些,后续我将持续更新

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走在最后

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