JavaScript原型与原型链深度解析：从构造函数到Function对象

本文通过具体实例，详细解析JavaScript中原型与原型链的实际应用方法。

简而言之，原型是一个JavaScript对象，用于存储方法。由构造函数创建的实例对象可以引用并访问原型中定义的方法。

一、传统构造函数存在的问题

参考以下代码示例：

function Foo(){
 this.sayHello = function(){
  }
}

由于对象是通过调用new Foo()创建的，因此在每次创建对象时，函数sayHello都会被重新定义一次。

这导致每个对象都拥有独立但功能逻辑完全相同的函数副本，例如：{} == {}。

在代码中为每个对象重复定义方法会消耗性能，最显著的资源浪费体现在内存占用上。

最佳的解决方案是将函数定义在构造函数外部，然后在构造函数内部引用该函数。

function sayHello () {}
function Foo () {
 this.say = sayHello；
}

这种方式在开发中可能带来维护困难：引入外部框架存在风险，且代码变得冗长难以维护。解决思路是确保外部函数不占用构造函数命名空间，并在函数名下进行组织。

每个函数在定义时，系统会自动创建一个神秘对象（即原型对象，暂且如此称呼）。

所有由该构造函数创建的对象，默认都会链接到这个神秘对象上。

var f1 = new Foo();
var f2 = new Foo();
f1.sayHello(); //如果f1没有sayHello那么就会在Foo.prototype中去找

由同一构造函数创建的多个对象共享同一个对象，即：构造函数.prototype。

只需将共享的内容、重复定义会占用额外内存的部分放入构造函数.prototype中，所有对象即可共享这些资源。

function Foo(){}
Foo.prototype.sayHello = function(){
 console.log("….");
}
var f1 = new Foo();
f1.sayHello();
var f2 = new Foo();
f2.sayHello();
console.log(f1.sayHello === f2.sayHello); // true

二、相关核心概念解析

类（class）：在JavaScript中，类通常对应于构造函数。

• 在传统面向对象语言中，使用“类”来定义模板，再通过模板创建对象。
• 在JavaScript的构造方法中也具备类似功能，因此常将其称为类。

实例（instance）与对象（object）的区别与联系

• 实例通常指由特定构造函数创建出来的对象，我们称之为“XXXX构造函数的实例”。
• 实例本质上就是对象。“对象”是一个更泛化的称呼。
• 实例与对象在概念上属于近义词。

键值对与属性和方法的关系

• 在JavaScript中，由键值对组成的集合被称为对象。
• 如果键对应的值是数据（非函数），则该键值对称为属性。
• 如果键对应的值是函数（方法），则该键值对称为方法（method）。

父类与子类（基类和派生类）的概念

• 在传统面向对象语言中，使用类来实现继承，从而产生父类和子类的概念。
• 父类也被称为基类，子类也被称为派生类。
• JavaScript中没有严格的“类”概念，通常称为父对象、子对象、基对象或派生对象。

三、深入认识原型

在JavaScript中，原型也是一个对象。通过原型可以实现对象的属性继承。JavaScript的每个对象内部都包含一个[[Prototype]]内部属性，该属性指向的就是该对象的原型。

[[Prototype]]作为对象的内部属性，不能直接访问。为了方便查看对象的原型，Firefox和Chrome提供了__proto__这个非标准（并非所有浏览器都支持）的访问器（ECMA标准引入了标准对象原型访问器“Object.getPrototypeOf(object)”）。

下面通过一个具体例子来理解原型相关概念：

function Person() {}
// 神秘对象就是Person.prototype
//那么只有使用构造函数才可以访问它
var o = new Person();
//以前不能直接使用o来访问神秘对象
//现在有了__proto__后，
o.__proto__也可以直接访问神秘对象
//那么o.__proto__ === Person.prototype

神秘对象（原型）中包含一个属性constructor，翻译为“构造器”。它表示该原型是与哪个构造函数相关联的。

__proto__有什么用？它可以用于访问原型。虽然在开发中除非有特殊要求，否则不建议通过实例直接修改原型的成员，导致该属性在开发中使用较少。但在调试过程中非常有用，可以轻易访问原型以查看其成员。

如果在早期浏览器中需要通过实例访问原型，该如何处理？可以使用实例对象访问构造器，然后通过构造器访问原型。

var o = new Person();
o.constructor.prototype

如果给实例继承自原型的属性赋值，会发生什么？

function Foo();
Foo.prototype.name = "test";
var o1 = new Foo();
var o2 = new Foo();
o1.name = "张三"; // 不是修改原型中的name而是自己增加了一个name属性
console.log(o1.name + '，'+ o2.name); // 张三，test

四、构造、原型、实例的三角结构图

对于如下代码：

function Person(){}
var p = new Person()

console.log(Person.prototype.constructor); //function Person(){}
console.log(Person.prototype.constructor.name); //Person
console.log(typeof Person.prototype.constructor); //function

console.log(p.__prop__);
console.log(p.__prop__ === Person.prototype);//true

它们的关系图如下所示：

五、对象的原型链机制

凡是对象都有原型，而原型本身也是对象。因此，给定一个对象，就能找到它的原型；原型还有自己的原型，如此下去，就构成了一个对象的序列，这种结构称为原型链。

常见问题：

1. 原型链到底以什么为终点？
2. 一个默认的原型链结构是怎样的？
3. 原型链结构对已知语法的修正。

5.1 原型链的结构详解

凡是使用构造函数创建对象，且没有利用赋值方式修改原型，该对象就保留了默认的原型链。

默认原型链结构具体是什么样子的？

function Person(){}
var p = new Person();
//p 具有默认的原型链

默认的原型链结构即为：当前对象 -> 构造函数.prototype -> Object.prototype -> null。

在实现继承时，有时会利用替换原型链结构的方式来实现原型继承，此时原型链结构会发生变化。

function DunizbCollection(){}
DunizbCollection.prototype = [];
var arr = new DunizbCollection();
// arr -> [] -> Array.prototype -> Object.prototype -> null

六、函数的构造函数Function

在JavaScript中，可以使用Function来实例化函数对象。也就是说，在JavaScript中，函数与普通对象一样，也是一种对象类型。函数是JavaScript中的一等公民。

1. 函数是对象，因此可以使用对象的动态特性。
2. 函数是对象，因此有构造函数来创建函数。
3. 函数是对象，可以创建其他对象。
4. 函数是唯一可以限定变量作用域的结果。

需要解决的关键问题：

1. Function如何使用？
2. Function与函数的关系。
3. 函数的原型链结构。

6.1 函数是Function的实例

语法如下：

new Function( arg0,arg1,arg1,….argN, body );

Function中的参数全部是字符串。

该构造函数的作用是将参数链接起来组成函数。

• 如果只有一个参数，则表示函数体。
• 如果有多个参数，最后一个参数表示函数体，前面的所有参数表示函数的参数。
• 如果没有参数，表示创建一个空函数。

举例：创建一个打印一句话的函数。

// 传统的
function foo () {
 console.log( '你好' );
}
//Function
var func = new Function( 'console.log( "你好" );' );
// 功能上，这里foo 与 func 等价

再比如，创建一个空函数。

//传统
function foo () {}
//Function
var func = new Function();
func();

传入函数内一个数字，打印该函数。

//传统
function foo ( num ) {
 console.log( num );
}
//Function
var func = new Function( "num" ,"console.log( num )" );
func();

6.2 函数的原型链结构

任意一个函数，都相当于Function的实例，类似于{}与new Object()的关系。

function foo () {}

上面的代码告诉解析器，有一个对象叫foo，它是一个函数；相当于new Function（）得到一个函数对象。

• 函数应该具备什么属性？答：__proto__。
• 函数的构造函数是什么？答：Function。
• 函数应该继承自Function.prototype。
• Function.prototype继承自Object.prototype。

对于Function，我们还需要知道以下几点：

• Object函数是Function的一个实例。

• Object作为对象是继承自Function.prototype的，而“Function.prototype”又继承自Object.prototype。

  
  foo.prototype.__proto__ === Object.prototype // true

• Function是自己的构造函数。
• 在JavaScript中，任何对象的老祖宗就是Object.prototype。
• 在JavaScript中，任何函数的老祖宗就是Function.prototype。

下面绘制出Function的构造、原型、实例三角形结构。

6.3 为什么要使用Function？

Function是通过字符串构建函数，因此可以在程序运行过程中动态构建函数。

以前的函数必须一开始就写好，再经过预解析，一步一步地运行。

假定从服务器拿到“[1,2,3,4,5]”，需要将数组形式的字符串转换成数组对象。

var arr = ( new Function( 'return ' + str + ' ;' ) )();

感兴趣的朋友可以使用在线HTML/CSS/JavaScript代码运行工具：http://tools.jb51.net/code/HtmlJsRun测试上述代码运行效果。

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希望本文所述对大家JavaScript程序设计有所帮助。