深入解析JavaScript原型链:从基础到最佳实践
本文深入解析JavaScript基于原型的继承机制。详细阐述函数的prototype属性、实例的[[prototype]]隐式链接以及constructor指向关系。对比原型模式与构造函数模式的优缺点,介绍组合模式与动态原型模式的实现方案,并解析hasOwnProperty与in操作符在属性查找中的具体应用。
一、什么是原型
原型机制构成了JavaScript继承体系的核心基础,其继承方式完全依赖于原型链。
1.1 函数的原型对象
在JavaScript中,每当声明一个函数A时,JavaScript引擎会在内存中自动创建一个对应的对象B。每个函数都拥有一个名为prototype的属性,该属性的值指向这个对象B,即函数A的原型对象。同时,这个原型对象B默认包含一个constructor属性,该属性的值指向函数A本身。
参考以下代码示例:
<body>
<script type="text/javascript">
/*
声明一个函数,则这个函数默认会有一个属性叫 prototype 。而且浏览器会自动按照一定的规则
创建一个对象,这个对象就是这个函数的原型对象,prototype属性指向这个原型对象。这个原型对象
有一个属性叫constructor 执行了这个函数
注意:原型对象默认只有属性:constructor。其他都是从Object继承而来,暂且不用考虑。
*/
function Person () {
}
</script>
</body>
下图展示了声明函数后内存中发生的变化:

1.2 使用构造函数创建对象
当使用new关键字调用函数(理论上任何函数均可作为构造函数)来创建对象时,生成的对象会获得一个默认的、不可见的内部属性[[prototype]]。该属性指向构造函数的原型对象。由于此属性无法直接访问,通常用[[prototype]]表示。
参考以下代码示例:
<body>
<script type="text/javascript">
function Person () {
}
/*
利用构造函数创建一个对象,则这个对象会自动添加一个不可见的属性 [[prototype]], 而且这个属性
指向了构造函数的原型对象。
*/
var p1 = new Person();
</script>
</body>
观察下方的示意图:

说明:
1. 从上图可见,虽然p1对象是通过Person构造函数创建的,但创建完成后,p1与Person构造函数本身已无直接关联。p1的[[prototype]]属性指向的是Person构造函数的原型对象。
2. 若使用new Person()创建多个对象,这些对象将同时指向Person构造函数的同一个原型对象。
3. 若手动向原型对象添加属性或方法,则p1、p2、p3等所有通过该构造函数创建的对象均可共享这些添加的属性和方法。
4. 当访问p1对象的属性name时,JavaScript引擎首先在p1自身中查找。若找到则直接返回;若在p1中未找到,则沿着[[prototype]]指向的原型对象继续查找。若原型中仍未找到,则继续向上追溯原型的原型(即原型链,后续章节详述)。
5. 若通过p1对象直接赋值添加属性name,则p1自身会屏蔽原型中的同名属性。此时,通过p1无法再访问到原型中的属性name。
6. 通过p1对象只能读取原型中的属性name值,无法直接修改原型中的值。执行p1.name = “李四”时,并非修改了原型中的属性,而是在p1对象自身中新增了一个名为name的属性。
参考以下代码示例:
<body>
<script type="text/javascript">
function Person () {
}
// 可以使用Person.prototype 直接访问到原型对象
//给Person函数的原型对象中添加一个属性 name并且值是 "张三"
Person.prototype.name = "张三";
Person.prototype.age = 20;
var p1 = new Person();
/*
访问p1对象的属性name,虽然在p1对象中我们并没有明确的添加属性name,但是
p1的 [[prototype]] 属性指向的原型中有name属性,所以这个地方可以访问到属性name
就值。
注意:这个时候不能通过p1对象删除name属性,因为只能删除在p1中删除的对象。
*/
alert(p1.name); // 张三
var p2 = new Person();
alert(p2.name); // 张三 都是从原型中找到的,所以一样。
alert(p1.name === p2.name); // true
// 由于不能修改原型中的值,则这种方法就直接在p1中添加了一个新的属性name,然后在p1中无法再访问到
//原型中的属性。
p1.name = "李四";
alert("p1:" + p1.name);
// 由于p2中没有name属性,则对p2来说仍然是访问的原型中的属性。
alert("p2:" + p2.name); // 张三
</script>
</body>

二、与原型相关的属性与方法
2.1 prototype属性
prototype属性存在于构造函数中(实际上所有函数都具备,但在非构造函数场景中通常不被关注),它指向该构造函数的原型对象。
可参考前文的示意图进行理解。
2.2 constructor属性
constructor属性存在于原型对象中,它指向创建该原型对象的构造函数。
参考以下代码示例:
<script type="text/javascript">
function Person () {
}
alert(Person.prototype.constructor === Person); // true
var p1 = new Person();
//使用instanceof 操作符可以判断一个对象的类型。
//typeof一般用来获取简单类型和函数。而引用类型一般使用instanceof,因为引用类型用typeof 总是返回object。
alert(p1 instanceof Person); // true
</script>
根据需求,我们可以将Person.prototype属性重新指定为一个新的对象,以此作为Person的新原型对象。
然而,此时新对象的constructor属性将不再指向Person构造函数。
参考以下代码示例:
<script type="text/javascript">
function Person () {
}
//直接给Person的原型指定对象字面量。则这个对象的constructor属性不再指向Person函数
Person.prototype = {
name:"志玲",
age:20
};
var p1 = new Person();
alert(p1.name); // 志玲
alert(p1 instanceof Person); // true
alert(Person.prototype.constructor === Person); //false
//如果constructor对你很重要,你应该在Person.prototype中添加一行这样的代码:
/*
Person.prototype = {
constructor : Person //让constructor重新指向Person函数
}
*/
</script>
2.3 __proto__属性(注意:左右各两个下划线)
使用构造函数创建新对象后,该对象默认包含一个不可直接访问的属性[[prototype]],该属性指向构造函数的原型对象。
部分浏览器(如Chrome和Firefox)提供了访问[[prototype]]的途径,即通过__proto__属性(IE浏览器不支持)。访问方式为:p1.__proto__。
建议开发者避免使用此方式访问,因为不当操作可能会破坏对象的继承原型链。
<script type="text/javascript">
function Person () {
}
//直接给Person的原型指定对象字面量。则这个对象的constructor属性不再指向Person函数
Person.prototype = {
constructor : Person,
name:"志玲",
age:20
};
var p1 = new Person();
alert(p1.__proto__ === Person.prototype); //true
</script>
2.4 hasOwnProperty()方法
访问对象属性时,该属性可能来源于对象自身,也可能来源于其[[prototype]]指向的原型。
如何判断属性的具体来源?
hasOwnProperty方法用于判断属性是否直接存在于对象自身。
<script type="text/javascript">
function Person () {
}
Person.prototype.name = "志玲";
var p1 = new Person();
p1.sex = "女";
//sex属性是直接在p1属性中添加,所以是true
alert("sex属性是对象本身的:" + p1.hasOwnProperty("sex"));
// name属性是在原型中添加的,所以是false
alert("name属性是对象本身的:" + p1.hasOwnProperty("name"));
// age 属性不存在,所以也是false
alert("age属性是存在于对象本身:" + p1.hasOwnProperty("age"));
</script>
因此,利用hasOwnProperty方法可以判断属性是否由对象自身添加,但无法判断属性是否存在于原型中,因为若属性不存在,该方法同样返回false。
换言之,无论是原型中的属性还是不存在的属性,hasOwnProperty均返回false。
那么,如何判断属性是否存在于原型中?
2.5 in操作符
in操作符用于判断属性是否存在于对象中。查找时,引擎先在对象自身中查找,若未找到则继续在原型中查找。只要对象自身或原型中存在该属性,即返回true。
<script type="text/javascript">
function Person () {
}
Person.prototype.name = "志玲";
var p1 = new Person();
p1.sex = "女";
alert("sex" in p1); // 对象本身添加的,所以true
alert("name" in p1); //原型中存在,所以true
alert("age" in p1); //对象和原型中都不存在,所以false
</script>
回到前述问题,如何判断属性是否存在于原型中?
若属性存在但不在对象自身中,则必然存在于原型中。
<script type="text/javascript">
function Person () {
}
Person.prototype.name = "志玲";
var p1 = new Person();
p1.sex = "女";
//定义一个函数去判断原型所在的位置
function propertyLocation(obj, prop){
if(!(prop in obj)){
alert(prop + "属性不存在");
}else if(obj.hasOwnProperty(prop)){
alert(prop + "属性存在于对象中");
}else {
alert(prop + "对象存在于原型中");
}
}
propertyLocation(p1, "age");
propertyLocation(p1, "name");
propertyLocation(p1, "sex");
</script
三、组合原型模型与构造函数模型创建对象
3.1 原型模型创建对象的缺陷
原型中的所有属性均为共享状态。使用同一构造函数创建的对象访问原型属性时,均指向同一对象。若其中一个对象修改了原型属性,该修改将反映到所有对象上。
然而在实际应用中,每个对象的属性值通常各不相同。例如,张三的姓名是张三,李四的姓名是李四。
**但是,这种共享特性对于方法(属性值为函数的属性)非常适用。**所有对象共享方法是理想状态,C#和Java中天生具备此特性。
3.2 构造函数模型创建对象的缺陷
在构造函数中定义的属性和方法,每个对象都拥有独立的一份副本,彼此不共享。此特性适合属性,但不适合方法。因为对于所有对象而言,方法只需一份即可,若每人一份会造成内存浪费和性能降低。
<script type="text/javascript">
function Person() {
this.name = "李四";
this.age = 20;
this.eat = function() {
alert("吃完东西");
}
}
var p1 = new Person();
var p2 = new Person();
//每个对象都会有不同的方法
alert(p1.eat === p2.eat); //fasle
</script>
可采用以下方法解决:
<script type="text/javascript">
function Person() {
this.name = "李四";
this.age = 20;
this.eat = eat;
}
function eat() {
alert("吃完东西");
}
var p1 = new Person();
var p2 = new Person();
//因为eat属性都是赋值的同一个函数,所以是true
alert(p1.eat === p2.eat); //true
</script>
但上述解决方法存在致命缺陷:封装性极差。面向对象编程的目的之一是封装代码,而此处为了性能将代码移出对象,违背了封装原则。
3.3 使用组合模式解决上述缺陷
原型模式适合封装方法,构造函数模式适合封装属性。结合两种模式的优点即可形成组合模式。
<script type="text/javascript">
//在构造方法内部封装属性
function Person(name, age) {
this.name = name;
this.age = age;
}
//在原型对象内封装方法
Person.prototype.eat = function (food) {
alert(this.name + "爱吃" + food);
}
Person.prototype.play = function (playName) {
alert(this.name + "爱玩" + playName);
}
var p1 = new Person("李四", 20);
var p2 = new Person("张三", 30);
p1.eat("苹果");
p2.eat("香蕉");
p1.play("志玲");
p2.play("凤姐");
</script>
四、动态原型模式创建对象
前述的组合模式并非完美,将构造方法与原型分开书写令人感到不适。理想状态是将构造方法与原型封装在一起,由此诞生了动态原型模式。
动态原型模式将所有属性和方法封装在构造方法中,仅在必要时才在构造方法中初始化原型,同时保留了使用构造函数和原型的优点。
参考以下代码示例:
<script type="text/javascript">
//构造方法内部封装属性
function Person(name, age) {
//每个对象都添加自己的属性
this.name = name;
this.age = age;
/*
判断this.eat这个属性是不是function,如果不是function则证明是第一次创建对象,
则把这个funcion添加到原型中。
如果是function,则代表原型中已经有了这个方法,则不需要再添加。
perfect!完美解决了性能和代码的封装问题。
*/
if(typeof this.eat !== "function"){
Person.prototype.eat = function () {
alert(this.name + " 在吃");
}
}
}
var p1 = new Person("志玲", 40);
p1.eat();
</script>
至此,关于彻底理解JavaScript中原型对象的文章介绍完毕。如需了解更多相关js原型对象内容,请搜索本站往期文章或继续浏览后续文章,感谢大家的支持!
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