本文尝试阐述Js中原型(prototype)、原型链(prototype chain)等概念及其作用机制。上一篇文章(图解Javascript上下文与作用域)介绍了Js中变量作用域的相关概念,实际上关注的一个核心问题是:“在执行当前这行代码时Js解释器可以获取哪些变量”,而原型与原型链实际上还是关于这一问题。

我们知道,在Js中一切皆为对象(Object),但是Js中并没有类(class);Js是基于原型(prototype-based)来实现的面向对象(OOP)的编程范式的,但并不是所有的对象都拥有prototype这一属性:

var a = {};  
console.log(a.prototype);  //=> undefined

var b = function(){};  
console.log(b.prototype);  //=> {}

var c = 'Hello';  
console.log(c.prototype);  //=> undefined  

prototype是每个function定义时自带的属性,但是Js中function本身也是对象,我们先来看一下下面几个概念的差别:

1. functionFunctionObject{}

function是Js的一个关键词,用于定义函数类型的变量,有两种语法形式:

function f1(){  
  console.log('This is function f1!');
}
typeof(f1);  //=> 'function'

var f2 = function(){  
  console.log('This is function f2!');
}
typeof(f2);  //=> 'function'  

如果用更加面向对象的方法来定义函数,可以用Function

var f3 = new Function("console.log('This is function f3!');");  
f3();        //=> 'This is function f3!'  
typeof(f3);  //=> 'function'

typeof(Function); //=> 'function'  

实际上Function就是一个用于构造函数类型变量的类,或者说是函数类型实例的构造函数(constructor);与之相似有的ObjectStringNumber等,都是Js内置类型实例的构造函数。比较特殊的是Object,它用于生成对象类型,其简写形式为{}

var o1 = new Object();  
typeof(o1);      //=> 'object'

var o2 = {};  
typeof(o2);     //=> 'object'

typeof(Object); //=> 'function'  

2. prototype VS __proto__

清楚了上面的概念之后再来看prototype

Each function has two properties: length and prototype

prototypelength是每一个函数类型自带的两个属性,而其它非函数类型并没有(开头的例子已经说明),这一点之所以比较容易被忽略或误解,是因为所有类型的构造函数本身也是函数,所以它们自带了prototype属性:

// Node
console.log(Object.prototype);  //=> {}  
console.log(Function.prototype);//=> [Function: Empty]  
console.log(String.prototype);  //=> [String: '']  

除了prototype之外,Js中的所有对象(undefinednull等特殊情况除外)都有一个内置的[[Prototype]]属性,指向它“父类”的prototype,这个内置属性在ECMA标准中并没有给出明确的获取方式,但是许多Js的实现(如Node、大部分浏览器等)都提供了一个__proto__属性来指代这一[[Prototype]],我们通过下面的例子来说明实例中的__proto__是如何指向构造函数的prototype的:

var Person = function(){};  
Person.prototype.type = 'Person';  
Person.prototype.maxAge = 100;

var p = new Person();  
console.log(p.maxAge);  
p.name = 'rainy';

Person.prototype.constructor === Person;  //=> true  
p.__proto__ === Person.prototype;         //=> true  
console.log(p.prototype);                 //=> undefined  

上面的代码示例可以用下图解释:

js __proto__

Person是一个函数类型的变量,因此自带了prototype属性,prototype属性中的constructor又指向Person本身;通过new关键字生成的Person类的实例p1,通过__proto__属性指向了Person的原型。这里的__proto__只是为了说明实例p1在内部实现的时候与父类之间存在的关联(指向父类的原型),在实际操作过程中实例可以直接通过.获取父类原型中的属性,从而实现了继承的功能。

3. 原型链

清楚了prototype__proto__的概念与关系之后我们会对“Js中一切皆为对象”这句话有更加深刻的理解。进而我们会想到,既然__proto__是(几乎)所有对象都内置的属性,而且指向父类的原型,那是不是意味着我们可以“逆流而上”一直找到源头呢?我们来看下面的例子:

// Node
var Obj = function(){};  
var o = new Obj();  
o.__proto__ === Obj.prototype;  //=> true  
o.__proto__.constructor === Obj; //=> true

Obj.__proto__ === Function.prototype; //=> true  
Obj.__proto__.constructor === Function; //=> true

Function.__proto__ === Function.prototype; //=> true  
Object.__proto__ === Object.prototype;     //=> false  
Object.__proto__ === Function.prototype;   //=> true

Function.__proto__.constructor === Function;//=> true  
Function.__proto__.__proto__;               //=> {}  
Function.__proto__.__proto__ === o.__proto__.__proto__; //=> true  
o.__proto__.__proto__.__proto__ === null;   //=> true  

js prototype chain

从上面的例子和图解可以看出,prototype对象也有__proto__属性,向上追溯一直到null

new关键词的作用就是完成上图所示实例与父类原型之间关系的串接,并创建一个新的对象;instanceof关键词的作用也可以从上图中看出,实际上就是判断__proto__(以及__proto__.__proto__...)所指向是否父类的原型:

var Obj = function(){};  
var o = new Obj();

o instanceof Obj; //=> true  
o instanceof Object; //=> true  
o instanceof Function; //=> false

o.__proto__ === Obj.prototype; //=> true  
o.__proto__.__proto__ === Object.prototype; //=> true  
o.__proto__.__proto__ === Function;  //=> false  

参考

  1. JavaScript constructors, prototypes, and the new keyword
  2. Javascript 面向对象编程
  3. Professional JavaScript for Web Developers

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Js

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