浅谈JavaScript原型链机制

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读了JavaScript高级程序一书,也浅谈下对JavaScript中原型链机制,以作总结。

一、函数的prototype属性

在我们创建的每个函数中,都有一个prototype(原型)属性,这个属性是一个对象,它的用途是来包含可以由特定类型的实例共享的属性和方法。也就是说,不用在构造函数中定义对象信息,而可以将这些信息直接添加到原型对象中,从而可以由该构造函数构造出来的所有对象共享,如:

function Person(){}
Person.prototype.country = "America";
Person.prototype.showCountry = function(){
    alert(this.country);
}
 
var person1 = new Person();
var person2 = new Person();
person1.showCountry(); // America
person2.showCountry(); // America

由上述例子,Person的两个实例person1和person2共享了country属性和showCountry()方法。在上述例子中,构造函数中并没有country属性和showCountry()方法,由其构造的实例person1和person2中自然也不会有country和showCountry()方法,然而两个实例却都可以访问上述属性和方法,其实是访问的原型对象中的country属性和showCountry()方法。

我们说,每一个创建的函数中,都会自动生成一个prototype属性,该属性指向一个原型对象。而在该原型对象中又会有一个constructor属性,它指向该原型对象的引用所在的函数。就上例而言,Person会有一个prototype属性,指向其实例的原型对象,而在这个原型对象中,又有一个constructor属性,它又指向Person。

二、对象的__proto__属性

自定义的构造函数,其原型属性(prototype)默认只会得到一个constructor属性,至于其他的方法,都是从Object对象继承而来。而由该构造函数生成的新实例,默认会有一个_指针属性(在Firefox、Safari、Chrome和Flash的ActionScript中,是__proto__,并且通过脚本可以取到,而在其他实现中,这个属性对脚本则是完全不可见的),它也指向其构造函数的原型属性。

下图表明了 “构造函数”、”构造函数的原型属性”、”实例”, 三者之间的关系:

构造函数、构造函数的原型属性、实例之间的关系

可见看到,实例的__proto__属性并非实例和构造函数之间的连接,而存在于实例与构造函数的原型属性。简单验证:

alert(person1.__proto__ == person2.__proto__); // true
alert(person1.__proto__ == Person.prototype); // true
alert(Person.prototype.constructor == Person); // true 

有些实现无法通过脚本访问到本质的__proto__属性,但是,所有的实现却都支持用构造函数的原型属性的isPrototypeOf()方法来确定对象间是否存在这种关系。如:

alert(Person.prototype.isPrototypeOf(person1)); // true

三、对象访问属性的原则

实例对象访问属性的时候会执行一次搜索:

  1. 按属性名,即key,在实例对象中搜索该属性,如果搜索到则返回对应的value
  2. 如果在实例对象中没有搜到,则顺着本质上的__proto__属性找到原型对象,从原型对象中搜索key

这正是多个对象实例,共享原型所保存的属性和方法的基本原理。

四、关于属性访问原则的几个注意点

  1. 对象实例添加属性,屏蔽掉原型中的同名属性的,注意这里并非修改了原型中的属性值
person1.country = "China";
person1.showCountry(); // "China" --- 来自实例
person2.showCountry(); // "America" --- 来自原型
  1. 通过delete操作符而不是修改实例属性只为null,来重新访问同名的原型属性
person1.country = null; // 只是修改了实例属性而非原型中的属性值
person1.showCountry(); // null --- 来自实例
 
delete person1.country; // delete 操作符,完全删掉该实力属性
person1.showCountry(); // "America" --- 来自原型
 
person2.showCountry(); // "America" --- 来自原型

五、判断一个属性的存在情况

  1. 判断对象能否访问给定名的属性:使用in操作符

  2. 判断一个属性是否存在于对象的实例属性hasOwnProperty()方法

function Person(){}
Person.prototype.name = "Angela";
Person.prototype.showName = function(){
    alert(this.name);
};
var person = new Person();
// 1. "name" 为原型属性
alert("name" in person);//true
alert(person.hasOwnProperty("name")); // false
// 2. person1 的 "name" 为实例属性(屏蔽掉了原型属性)
 person.name = "Isabel";
alert(person.name); // "Isabel"
alert("name" in person); // true
alert(person.hasOwnProperty("name")); // true
// 3. 删除实例属性 "name"
delete person.name;
alert(person.name); // "Angela"
alert("name" in person); // true
alert(person.hasOwnProperty("name")); // true
  1. 可以仿照hasOwnProperty()方法写一个hasPrototypeProperty()方法,判断是否访问的是原型属性:
function hasPrototypeProperty(object, propertyName){
    // 非实例属性,而又能被对象访问,则返回true
    return (!object.hasOwnProperty(propertyName)) && (propertyName in object);
}

六、更简单的原型语法

如果需要给原型添加很多属性,每次都用Person.prototype可能会很麻烦,更简单语法是:

function Person(){}
Person.prototype = {
   name: "Angela",
   showName: function(){
       alert(this.name);
   }
};

然而,前面说过每个函数都会获得一个默认的prototype属性,该prototype属性中又包含了一个constructor属性,指向原来的函数。而这里相当于创建了个“对象字面量”,赋值给了Person.prototype,本质上完全重写了prototype对象,它的constructor属性也不再指向Person了,而是指向Object,尽管instanceof仍然能得到正确的结果:

alert(person instanceof Object); // true
alert(person instanceof Person); // true
alert(Object.getPrototypeOf(person).constructor == Object); // true
alert(person.constructor == Person); // false

 Note:上面两种方式都可以获取到对象的constructor

如果constructor很重要,可以在赋值对象中显示添上constructor属性,如:

function Person(){}
Person.prototype = {
	constructor: Person, // 在对象字面量中添加constructor属性
	name: "Angela",
	showName: function(){
	    alert(this.name);
	}
};

Note: 经测,原始类型这种方法不可行,例如扩展String类型的方法,即使指定 constructor: String 也没用,还是老老实实的一个一个地在原型属性上扩张比较好。

七、原型的动态性

function Person() {}
var person = new Person(); // 先定义了一个Person实例对象
Person.prototype.sayHello = function(){
   alert("Hello");
}; // 然后才给原型添加方法
person.sayHello(); //" Hello"

虽然先定义了的Person的实例对象,然后才给原型添加的方法,但是,实例仍然能够访问到该方法。这是由于原型的动态性。原理:对象访问的原则。

八、原型对象的问题

原型的最大问题是由其共享的本性所导致的。原型中的属性被所有实例共享,事实上,这只对于方法很合适,对于基本值属性也可以(因为只要向实例中添加一个同名属性就可以屏蔽掉原型中的该属性),然而对于引用类型的属性来说,却有不小的问题:

function Person(){}
Person.prototype = {
    constructor: Person,
    name: "Elena",
    friends: ["Caroline", "Bonnie"],
    showName: function(){
        alert(this.name);
    }
};
var person1 = new Person();
var person2 = new Person();

如上例,现在需要给person1的friends属性中添加一个”Katherine”,可以有两种方法来:

// 1.修改方式1
person1.friends = ["Caroline", "Bonnie", "Katherine"];
document.writeln(person1.friends+"<br/>"); // Caroline,Bonnie,Katherine
document.writeln(person2.friends+"<br/>"); // Caroline,Bonnie

// 2. 修改方式2
person1.friends.push("Katherine");
document.writeln(person1.friends+"<br/>"); // Caroline,Bonnie,Katherine
document.writeln(person2.friends+"<br/>"); // Caroline,Bonnie,Katherine

如上,如果用第一种修改方式,当然没有问题,但是用第二种方式的时候,发现虽然只修改了person1的friends属性,但是却引起了person2的friends同样发生了变化

这其实是由friends的”引用”类型所造成的:

  1. 修改方式1中,实质是为实例person1添加了新属性friends,并为其赋值了一个新的数组,这一属性屏蔽了原型中的同名属性。
  2. 修改方式二中,只是通过person1.friends引用修改了原型属性friends的属性值。

因此,最好少用单独的原型模式,最好的是构造函数模式与原型模式混合使用。

构造函数模式与原型模式混合使用

混合模式:构造函数模式用于定义实例属性,而原型模式用于定义方法和共享的属性。如:

function Person(name, age, country) {
//实例属性用构造函数模式定义
    this.name = name;
    this.age = age;
    this.country = country;
    this.friends = ["Elena", "Bonnie"];
}
Person.prototype = {
//方法和需要共享的属性用原型模式定义
    constructor: Person,
    showName: function () {
        alert(this.name);
    }
};
var person1 = new Person("Damon", 170, "America");
var person2 = new Person("Stefan", 168, "America");
person1.friends.push("Caroline");
document.writeln(person1.friends + "<br/>"); // Elena,Bonnie,Caroline
document.writeln(person2.friends + "<br/>"); // Elena,Bonnie
document.writeln(person1.friends == person2.friends); // false

混合模式的两个主要好处:

  1. 每个实例都会有一份自己的实例属性的副本,同时又共享着对方法的引用,不用既持有属性又持有方法,最大限度的节省了内存。
  2. 混合模式还支持向构造函数传递参数

如上所述,经测,原始类型这种方法不可行,例如扩展String类型的方法,即使指定constructor: String也没用,还是老老实实的一个一个地在原型属性上扩张比较好。