Javascript 原型与原型链深入详解

2024-04-02 19:55

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前言

在前端这块领域，原型与原型链是每一个前端 er 必须掌握的概念。多次在面试或者一些技术博客里面看见这个概念。由此可见，这个玩意对于前端来说有多重要。其实它本身理解起来不难，但是很多刚入行前端的同学，看到prototype、__proto__理解起来还是有点吃力，然后脑子里面就乱成一锅粥，就像我一样。但是这是很正常的事情，没什么大不了的，就像我们想要学会跑步，那么我们就必须先学会走路。任何事情都是有个过程的。所以现在就跟我一起来攻克这个难点吧。

通过这篇文章你将掌握以下知识点:

理解 __proto_;
理解 prototype;
理解javascript中对象的概念;
理解原型和原型链;
理解javascript中类的概念;
理解new的实现;
理解instanceof的实现;
理解javascript的继承;
加深对javascript这门语言的理解。

这也是本篇文章的写作思路。

对象

那么我们就从对象这一概念开始说起，其实对象这一概念相信大家并不陌生。有一种说法是“javaclass="lazy" data-srcript 中万物皆是对象”，其实这个说法是错误的，一个很简单的例子，javasript中简单基本类型（string、boolean、number、null、undefined、symbol）本身就不是对象。其实javasript中对象主要分为函数对象和普通对象。

其中:

String
Number
Boolean
Object
Function
Array
Date
RegExp
Error

这些都是函数对象，他们同时也被称为内置对象。函数对象本身其实就是一个纯函数，javascript用他们来模拟类。

普通对象就很简单了，就是我们常见的对象:

const obj = {
  name: "juefei",
  desc: "cool",
};

可能说到这，你还是无法理解到底啥是函数对象，啥是普通对象，那我们就一起来看看下面的代码:

const obj1 = {};
const obj2 = new Object();
function func1() {}
const obj3 = new func1();
const func2 = new (function () {})();
const func3 = new Function();

接着我们来分别打印一下他们:

console.log(obj1); // object
console.log(obj2); // object
console.log(obj3); // object
console.log(func1); // function
console.log(func2); // function
console.log(func3); // function

所以可以看见,obj1、obj2、,obj3是普通对象，他们都是Object的实例，而func1、func2、func3则都是Function的实例，称为函数对象。

我们再看看:

console.log(typeof Object); //f unction
console.log(typeof Function); // function

你是不是惊呆了，原来Object和Function都是 Function的实例。

所以我们得出一个结论就是：

只要是Function的实例，那就是函数对象，其余则为普通对象。

同样我们也可以看出，不仅 Object是函数对象,就连 Function本身也是函数对象，因为我们通过 console.log(typeof Function); 得知 Function是 Function的实例。是不是又开始有点绕了？没事，到这一步你就记住我们刚刚的结论就算完成目标:

只要是Function的实例，那就是函数对象，其余则为普通对象。

那么说到对象，我们从上面可以看出，一个对象是通过构造函数 new 出来的，这其实跟原型和原型链有很大的关系，那么原型和原型链到底是用来干嘛的呢？

`原型`

涉及到这两个概念，我们就必须先来介绍两个东西: __proto__和prototype ，这两个变量可以说，在 javascript这门语言里面随处可见，我们不管他三七二十一，我们先来看一张表:

对象类型	__proto__	prototype
普通对象	✅	❌
函数对象	✅	✅

所以，请你先记住以下结论：

只有函数对象有 prototype属性，普通对象没有这个属性。
函数对象和普通对象都有 __proto__这个属性。
prototype 和 __proto__都是在创建一个函数或者对象会自动生成的属性。

接着我们来验证一下:

function func() {
  //func称为构造函数
}
console.log(typeof func.prototype); // object
console.log(typeof func.__proto__); // function

const obj = {};
console.log(typeof obj.__proto__); //object
console.log(typeof obj.prototype); //undefined （看见了吧，普通对象真的没有 prototype 属性）

所以就验证了我们刚刚的结论：

只有函数对象有prototype属性，普通对象没有这个属性
函数对象 和 普通对象都有__proto__这个属性。
prototype和__proto__都是在创建一个函数或者对象会自动生成的属性。

你看我又重复写了一遍，我不是为了凑字数，是为了你加深记忆，这对于我们接下来的篇幅很重要。

接着我们来看看下面的代码:

console.log(obj.__proto__ === Object.prototype); // true
console.log(func.__proto__ === Function.prototype); // true

所以我们又得出如下结论:

实例的__proto__属性主动指向构造的 prototype;
prototype属性被__proto__属性所指向。

这就是prototype属性和__proto__属性的区别与联系。这可能又有点绕了，来多看几遍这一节，多背一下我们的结论。我们继续。
那么问题来了，既然func是一个函数对象，函数对象是有 prototype 属性的，那么func.prototype.__proto__等于啥呢？
为了解决这个问题，我们来思考一下：
首先，我们看看func.prototype 是啥:

console.log(typeof func.prototype); //object

好，我们知道了，func.prototype是一个对象，那既然是对象，那 func.prototype那不就是 Object的实例吗？那也就是说，func.prototype.__proto__属性肯定是指向Object.prototype咯！好，我们来验证一下:

console.log(func.prototype.__proto__ === Object.prototype); //true

看见没有，就是这样的。那看到这里，我们应该也知道当我们这创建一个构造函数的时候，javascript 是如何帮我们自动生成__proto__和prototype属性的。哈哈没错就是这样:

//我们手动创建func函数
function func() {}
//javascript悄悄咪咪执行以下代码:
func._proto = Function.prototype; //实例的 __proto__ 属性主动指向构造的 prototype
func.prototype = {
  constructor: func,
  __proto: Object.prototype, //我们刚刚才在上面验证的，你别又忘记了
};

我还专门为你画了个图(够贴心不老铁):

所以prototype又被称为显式原型对象，而__proto__又被称为隐式原型对象。

hi，看到这里，你是不是有种脑子开了光的感觉。哈哈，所以到现在你应该已经理解原型的概念了，如果你还不理解，那就把上述章节再看一遍。最好拿个纸笔出来跟着画一画，顺便拿出电脑把示例代码敲一敲。好，整理一下头脑，接下来我们来看看什么又是原型链。

原型链

再介绍这个概念之前，我们先来看如下代码：

function Person = function(name,desc){
    this.name = name;
    this.desc = desc;
} //
Person.prototype.getName = function(){
    return this.name;
}//
Person.prototype.getDesc = function(){
    return this.desc;
}//
const obj = new Person('juefei','cool');//
console.log(obj);//
console.log(obj.getName);//

接下来我们来逐步解析一下:

创建了一个构造函数 Person，此时，Person.portotype自动创建，其中包含了constructor 和__proto__两个属性;
给对象 Person.prototype新增了一个方法 getName;
给对象 Person.prototype新增了一个方法 getDesc;
根据构造函数Person新建一个实例: obj（在创建实例的时候，构造函数会自动执行）;
打印实例 obj :

{
    name: 'juefei',
    desc: 'cool'
}

根据上面一节的结论，我们得出：

obj.__proto__ = Person.prototype;

执行到第 6 步时，由于在实例 obj上面找不到 getName()这个方法，所以它就会自动去通过自身的 __proto__ 继续向上查找，结果找到了Person.prototype ，接着它发现，刚好 Person.prototype 上面有getName()方法，于是找到了这个方法，它就停止了寻找。怎么样，是不是有一种环环相扣的感觉？他们形成一个链了，没错，这就是原型链。

我们得出如下结论:
在访问一个对象(假设这个对象叫 obj)的属性/方法时，若在当前的对象上面找不到，则会尝试通过obj.__proto__去寻找，而 obj.__proto__ 又指向其构造函数(假设叫objCreated)的 prototype，所以它又自动去 objCreated.prototype 的属性/方法上面去找,结果还是没找到，那么就访问 objCreated.prototype.__proto__继续往上面寻找，直到找到,则停止对原型链对寻找，若最终还是没能找到，则返回 undefined 。一直沿着原型链寻找下去，直到找到 Object.prototype.__proto__,指向 null，于是返回 undefined了。

是不是自然而然就理解了。我又给你画了个图：

接下来我们再来增加一些概念：

任何内置函数对象本身的 __proto__属性都指向 Function的原型对象，即： Function.prototype;
除了 Object.prototype.__proto__指向 null ,所有的内置函数对象的原型对象的 __proto__属性 ( 内置函数对象.prototype.__proto__)，都指向Object。

我们得出如下终极原型链的图：

针对这个图，我最终给出我们经常看见那个原型链的图:

好好对比一下，拿出纸和笔画一画，根据上面章节的讲解，相信你很容易就能明白。

javascript中的类

刚刚我们终于明白什么是 原型和 原型链。下面我们根据上面的概念来讲解一下javascript中的类。我们知道，在面向对象的语言中，类可以被实例化多次，这个实例化是指我们可以根据构造函数去独立复制多个独立的实例，这些实例之间是独立的。但是实际上在 javascript却不是这样的，因为它不是这种复制机制。我们不能创建一个类的多个实例，我们只能创建这个类的多个对象，因为他们都是通过原型和原型链关联到同一个对象。所以在 javascript中 ,类都是通过原型和原型链来实现的，它其实是一种委托方式。

new的实现

了解了上面javascript中的类的概念，那我们应该很容易就理解new的过程，其核心无非就是执行原型链的链接:

function myNew(Cons, ...args) {
  let obj = {};
  obj.__proto__ = Cons.prototype; //执行原型链接
  let res = Cons.call(obj, args);
  return typeof res === "object" ? res : obj;
}

instanceof的实现

那么学习了原型和原型链，instanceof的实现肯定也很简单了，它也是通过原型和原型链来实现的:

function myInstanceof(left, right) {
  let rightProto = right.prototype;
  let leftValue = left.__proto__;
  while (true) {
    if (leftValue === null) {
      return false;
    }
    if (leftValue === rightProto) {
      return true;
    }
    leftValue = leftValue.__proto__;
  }
}

我就不讲解过程了，因为我知道你肯定能看懂，哈哈。

javascript的继承

我们都知道继承也是通过原型和原型链来实现的，那我在这里介绍两种常见的继承方式:

组合继承:

//组合式继承
//通过call继承Parent的属性，并传入参数
//将Child的原型对象指向Parent的实例，从而继承Parent的函数
function Parent(value) {
  this.val = value;
}
Parent.prototype.getValue = function () {
  console.log(this.val);
};
function Child(value) {
  Parent.call(this, value); //继承Parentd的属性
}
Child.prototype = new Parent();

寄生组合式继承:

//寄生组合式继承
//通过call继承Parent的属性，并传入参数
//通过Object.create()继承Parent的函数
function Parent(value) {
  this.val = value;
}
Parent.prototype.getValue = function () {
  console.log(this.val);
};
function Child(value) {
  //继承Parentd的属性
  Parent.call(this, value);
}
Child.prototype = Object.create(Parent.prototype, {
  constructor: {
    value: Child,
    writable: true,
    configurable: true,
    enumerable: false,
  },
});

总结

若 A 通过 new 创建了 B,则 B.__proto__ = A.prototype；
执行B.a，若在 B 中找不到 a，则会在B.__proto__中，也就是A.prototype中查找，若A.prototype中仍然没有，则会继续向上查找，最终，一定会找到Object.prototype,倘若还找不到，因为Object.prototype.__proto__指向null，因此会返回undefined；
原型链的顶端，一定有 Object.prototype.__proto__ ——> null。