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[技术资料] JavaScript 中继承实现方式归纳

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    发表于 2016-8-11 15:09:22 | 显示全部楼层 |阅读模式

    本文同步自我的GitHub博客

    不同于基于类的编程语言,如 C++ 和 Java,JavaScript 中的继承方式是基于原型的。同时由于 JavaScript 是一门非常灵活的语言,其实现继承的方式也非常多。

    首要的基本概念是关于构造函数和原型链的,父对象的构造函数称为Parent,子对象的构造函数称为Child,对应的父对象和子对象分别为parentchild

    对象中有一个隐藏属性[[prototype]](注意不是prototype),在 Chrome 中是__proto__,而在某些环境下则不可访问,它指向的是这个对象的原型。在访问任何一个对象的属性或方法时,首先会搜索本对象的所有属性,如果找不到的话则会根据[[prototype]]沿着原型链逐步搜索其原型对象上的属性,直到找到为止,否则返回undefined

    原型链继承:

    原型链是 JavaScript 中实现继承的默认方式,如果要让子对象继承父对象的话,最简单的方式是将子对象构造函数的prototype属性指向父对象的一个实例:

    function Parent() {}
    function Child() {}
    Child.prototype = new Parent()

    这个时候,Childprototype属性被重写了,指向了一个新对象,但是这个新对象的constructor属性却没有正确指向Child,JS 引擎并不会自动为我们完成这件工作,这需要我们手动去将Child的原型对象的constructor属性重新指向Child:

    Child.prototype.constructor = Child

    以上就是 JavaScript 中的默认继承机制,将需要重用的属性和方法迁移至原型对象中,而将不可重用的部分设置为对象的自身属性,但这种继承方式需要新建一个实例作为原型对象,效率上会低一些。

    原型继承(非原型链):

    为了避免上一个方法需要重复创建原型对象实例的问题,可以直接将子对象构造函数的prototype指向父对象构造函数的prototype,这样,所有Parent.prototype中的属性和方法也能被重用,同时不需要重复创建原型对象实例:

    Child.prototype = Parent.prototype
    Child.prototype.constructor = Child

    但是我们知道,在 JavaScript 中,对象是作为引用类型存在的,这种方法实际上是将Child.prototypeParent.prototype中保存的指针指向了同一个对象,因此,当我们想要在子对象原型中扩展一些属性以便之后继续继承的话,父对象的原型也会被改写,因为这里的原型对象实例始终只有一个,这也是这种继承方式的缺点。

    临时构造器继承:

    为了解决上面的问题,可以借用一个临时构造器起到一个中间层的作用,所有子对象原型的操作都是在临时构造器的实例上完成,不会影响到父对象原型:

    var F = function() {}
    F.prototype = Parent.prototype
    Child.prototype = new F()
    Child.prototype.constructor = Child

    同时,为了可以在子对象中访问父类原型中的属性,可以在子对象构造器上加入一个指向父对象原型的属性,如uber,这样,可以在子对象上直接通过child.constructor.uber访问到父级原型对象。

    我们可以将上面的这些工作封装成一个函数,以后调用这个函数就可以方便实现这种继承方式了:

    function extend(Child, Parent) {
        var F = function() {}
        F.prototype = Parent.prototype
        Child.prototype = new F()
        Child.prototype.constructor = Child
        Child.uber = Parent.prototype
    }

    然后就可以这样调用:

    extend(Dog, Animal)

    属性拷贝:

    这种继承方式基本没有改变原型链的关系,而是直接将父级原型对象中的属性全部复制到子对象原型中,当然,这里的复制仅仅适用于基本数据类型,对象类型只支持引用传递。

    function extend2(Child, Parent) {
        var p = Parent.prototype
        var c = Child.prototype
        for (var i in p) {
            c[i] = p[i]
        }
        c.uber = p
    }

    这种方式对部分原型属性进行了重建,构建对象的时候效率会低一些,但是能够减少原型链的查找。不过我个人觉得这种方式的优点并不明显。

    对象间继承:

    除了基于构造器间的继承方法,还可以抛开构造器直接进行对象间的继承。即直接进行对象属性的拷贝,其中包括浅拷贝和深拷贝。

    浅拷贝:
    接受要继承的对象,同时创建一个新的空对象,将要继承对象的属性拷贝至新对象中并返回这个新对象:

    function extendCopy(p) {
        var c = {}
        for (var i in p) {
            c[i] = p[i]
        }
        c.uber = p
        return c
    }

    拷贝完成之后对于新对象中需要改写的属性可以进行手动改写。

    深拷贝:
    浅拷贝的问题也显而易见,它不能拷贝对象类型的属性而只能传递引用,要解决这个问题就要使用深拷贝。深拷贝的重点在于拷贝的递归调用,检测到对象类型的属性时就创建对应的对象或数组,并逐一复制其中的基本类型值。

    function deepCopy(p, c) {
        c = c || {}
        for (var i in p) {
            if (p.hasOwnProperty(i)) {
                if (typeof p[i] === 'object') {
                    c[i] = Array.isArray(p[i]) ? [] : {}
                    deepCopy(p[i], c[i])
                } else {
                    c[i] = p[i]
                }
            }
        }
        return c
    }

    其中用到了一个 ES5 的Array.isArray()方法用于判断参数是否为数组,没有实现此方法的环境需要自己手动封装一个 shim。

    Array.isArray = function(p) {
        return p instanceof Array
    }

    但是使用instanceof操作符无法判断来自不同框架的数组变量,但这种情况比较少。

    原型继承:

    借助父级对象,通过构造函数创建一个以父级对象为原型的新对象:

    function object(o) {
        var n
        function F() {}
        F.prototype = o
        n = new F()
        n.uber = o
        return n
    }

    这里,直接将父对象设置为子对象的原型,ES5 中的 Object.create()方法就是这种实现方式。

    原型继承和属性拷贝混用:

    原型继承方法中以传入的父对象为原型构建子对象,同时还可以在父对象提供的属性之外额外传入需要拷贝属性的对象:

    function ojbectPlus(o, stuff) {
        var n
        function F() {}
        F.prototype = o
        n = new F()
        n.uber = o
    
        for (var i in stuff) {
            n[i] = stuff[i]
        }
        return n
    }

    多重继承:

    这种方式不涉及原型链的操作,传入多个需要拷贝属性的对象,依次进行属性的全拷贝:

    function multi() {
        var n = {}, stuff, i = 0,
            len = arguments.length
        for (i = 0; i < len; i++) {
            stuff = arguments[i]
            for (var key in stuff) {
                n[i] = stuff[i]
            }
        }
        return n
    }

    根据对象传入的顺序依次进行拷贝,也就是说,如果后传入的对象包含和前面对象相同的属性,后者将会覆盖前者。

    构造器借用:

    JavaScript中的call()apply()方法非常好用,其改变方法执行上下文的功能在继承的实现中也能发挥作用。所谓构造器借用是指在子对象构造器中借用父对象的构造函数对this进行操作:

    function Parent() {}
    Parent.prototype.name = 'parent'
    
    function Child() {
        Parent.apply(this, arguments)
    }
    var child = new Child()
    console.log(child.name)

    这种方式的最大优势就是,在子对象的构造器中,是对子对象的自身属性进行完全的重建,引用类型的变量也会生成一个新值而不是一个引用,所以对子对象的任何操作都不会影响父对象。

    而这种方法的缺点在于,在子对象的构建过程中没有使用过new操作符,因此子对象不会继承父级原型对象上的任何属性,在上面的代码中,childname属性将会是undefined

    要解决这个问题,可以再次手动将子对象构造器原型设为父对象的实例:

    Child.prototype = new Parent()

    但这样又会带来另一个问题,即父对象的构造器会被调用两次,一次是在父对象构造器借用过程中,另一次是在继承原型过程中。

    要解决这个问题,就要去掉一次父对象构造器的调用,构造器借用不能省略,那么只能去掉后一次调用,实现继承原型的另一方法就是迭代复制:

    extend2(Child, Parent)

    使用之前实现的extend2()方法即可。

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