Javascript中prototype屬性詳解

 

 

　　在典型的面向對象的語言中，如java，都存在類（class）的概念，類就是對象的模板，對象就是類的實例。但是在Javascript語言體系中，是不存在類（Class）的概念的，javascript中不是基於‘類的’，而是通過構造函數（constructor）和原型鏈（prototype chains）實現的。但是在ES6中提供了更接近傳統語言的寫法，引入了Class（類）這個概念，作為對象的模板。通過class關鍵字，可以定義類。基本上，ES6的class可以看作只是一個語法糖，它的絕大部分功能，ES5都可以做到，新的class寫法只是讓原型對象的寫法更加清晰、更像面向對象編程的語法而已。

 

 

　　按照我的習慣，在寫文章前我會給出文章目錄。

　　以下內容會分為如下小節：

　　1.構造函數的簡單介紹

　　2.構造函數的缺點

　　3.prototype屬性的作用

　　4.原型鏈（prototype chain）

　　5.constructor屬性

　　　　5.1：constructor屬性的作用

　　6.instanceof運算符

 

1.構造函數的簡單介紹

　　在我的一篇Javascript 中構造函數與new命令的密切關系文章中，詳細了介紹了構造函數的概念和特點，new命令的原理和用法等，如果對於構造函數不熟悉的同學，可以前往細細品味。以下做一個簡單的回顧。

　　所謂構造函數，就是提供了一個生成對象的模板並描述對象的基本結構的函數。一個構造函數，可以生成多個對象，每個對象都有相同的結構。總的來說，構造函數就是對象的模板，對象就是構造函數的實例。

　　構造函數的特點有：

　　　　a：構造函數的函數名首字母必須大寫。

　　　　b：內部使用this對象，來指向將要生成的對象實例。

　　　　c：使用new操作符來調用構造函數，並返回對象實例。

　　看一個最簡單的一個例子。

    function Person(){
        this.name = 'keith';
    }

    var boy = new Person();
    console.log(boy.name);    //'keith'

 

 

2.構造函數的缺點

　　所有的實例對象都可以繼承構造函數中的屬性和方法。但是，同一個對象實例之間，無法共享屬性。

    function Person(name,height){
        this.name=name;
        this.height=height;
        this.hobby=function(){
            return 'watching movies';
        }
    }

    var boy=new Person('keith',180);
    var girl=new Person('rascal',153);

    console.log(boy.name);    //'keith'
    console.log(girl.name);    //'rascal'
    console.log(boy.hobby===girl.hobby);  //false

　　上面代碼中，一個構造函數Person生成了兩個對象實例boy和girl，並且有兩個屬性和一個方法。但是，它們的hobby方法是不一樣的。也就是說，每當你使用new來調用構造函數放回一個對象實例的時候，都會創建一個hobby方法。這既沒有必要，又浪費資源，因為所有hobby方法都是同樣的行為，完全可以被兩個對象實例共享。

　　所以，構造函數的缺點就是：同一個構造函數的對象實例之間無法共享屬性或方法。

 

3.prototype屬性的作用

　　為了解決構造函數的對象實例之間無法共享屬性的缺點，js提供了prototype屬性。

　　js中每個數據類型都是對象（除了null和undefined），而每個對象都繼承自另外一個對象，后者稱為“原型”（prototype）對象，只有null除外，它沒有自己的原型對象。

　　原型對象上的所有屬性和方法，都會被對象實例所共享。

　　通過構造函數生成對象實例時，會將對象實例的原型指向構造函數的prototype屬性。每一個構造函數都有一個prototype屬性，這個屬性就是對象實例的原型對象。

    function Person(name,height){
        this.name=name;
        this.height=height;
    }

    Person.prototype.hobby=function(){
        return 'watching movies';
    }

    var boy=new Person('keith',180);
    var girl=new Person('rascal',153);

    console.log(boy.name);    //'keith'
    console.log(girl.name);    //'rascal'
    console.log(boy.hobby===girl.hobby);  //true

　　上面代碼中，如果將hobby方法放在原型對象上，那么兩個實例對象都共享着同一個方法。我希望大家都能理解的是，對於構造函數來說，prototype是作為構造函數的屬性；對於對象實例來說，prototype是對象實例的原型對象。所以prototype即是屬性，又是對象。

　　原型對象的屬性不是對象實例的屬性。對象實例的屬性是繼承自構造函數定義的屬性，因為構造函數內部有一個this關鍵字來指向將要生成的對象實例。對象實例的屬性，其實就是構造函數內部定義的屬性。只要修改原型對象上的屬性和方法，變動就會立刻體現在所有對象實例上。

    Person.prototype.hobby=function(){
        return 'swimming';
    }
    console.log(boy.hobby===girl.hobby);  //true
    console.log(boy.hobby());    //'swimming'
    console.log(girl.hobby());    //'swimming'

　　上面代碼中，當修改了原型對象的hobby方法之后，兩個對象實例都發生了變化。這是因為對象實例其實是沒有hobby方法，都是讀取原型對象的hobby方法。也就是說，當某個對象實例沒有該屬性和方法時，就會到原型對象上去查找。如果實例對象自身有某個屬性或方法，就不會去原型對象上查找。

    boy.hobby=function(){
        return 'play basketball';
    }
    console.log(boy.hobby());    //'play basketball'
    console.log(girl.hobby());    //'swimming'

　　上面代碼中，boy對象實例的hobby方法修改時，就不會在繼承原型對象上的hobby方法了。不過girl仍然會繼承原型對象的方法。

　　總結一下：

　　a：原型對象的作用，就是定義所有對象實例所共享的屬性和方法。

　　b：prototype，對於構造函數來說，它是一個屬性；對於對象實例來說，它是一個原型對象。

　　

4.原型鏈（prototype chains）

　　對象的屬性和方法，有可能是定義在自身，也有可能是定義在它的原型對象。由於原型對象本身對於對象實例來說也是對象，它也有自己的原型，所以形成了一條原型鏈（prototype chain）。比如，a對象是b對象的原型，b對象是c對象的原型，以此類推。所有一切的對象的原型頂端，都是Object.prototype，即Object構造函數的prototype屬性指向的那個對象。

　　當然，Object.prototype對象也有自己的原型對象，那就是沒有任何屬性和方法的null對象，而null對象沒有自己的原型。

    console.log(Object.getPrototypeOf(Object.prototype));    //null
    console.log(Person.prototype.isPrototypeOf(boy))    //true

　　原型鏈（prototype chain）的特點有：

　　　　a：讀取對象的某個屬性時，JavaScript引擎先尋找對象本身的屬性，如果找不到，就到它的原型去找，如果還是找不到，就到原型的原型去找。如果直到最頂層的Object.prototype還是找不到，則返回undefined。

　　　　b：如果對象自身和它的原型，都定義了一個同名屬性，那么優先讀取對象自身的屬性，這叫做“覆蓋”（overiding）。

　　　　c：一級級向上在原型鏈尋找某個屬性，對性能是有影響的。所尋找的屬性在越上層的原型對象，對性能的影響越大。如果尋找某個不存在的屬性，將會遍歷整個原型鏈。

　　看概念可能比較晦澀，我們來看一個例子。但是理解了概念真的很重要。

    var arr=[1,2,3];
    console.log(arr.length);    //3
    console.log(arr.valueOf())    //[1,2,3]
    console.log(arr.join('|'))    //1|2|3    

　　上面代碼中，定了一個數組arr，數組里面有三個元素。我們並沒有給數組添加任何屬性和方法，可是卻在調用length，join()，valueOf()時，卻不會報錯。

　　length屬性是繼承自Array.prototype的，屬於原型對象上的一個屬性。join方法也是繼承自Array.prototype的，屬於原型對象上的一個方法。這兩個方法是所有數組所共享的。當實例對象上沒有這個length屬性時，就會去原型對象查找。

　　valueOf方法是繼承自Object.prototype的。首先，arr數組是沒有valueOf方法的，所以就到原型對象Array.prototype查找。然后，發現Array.prototype對象上沒有valueOf方法。最后，再到它的原型對象Object.prototype查找。

　　來看看Array.prototype對象和Object.prototype對象分別有什么屬性和方法。

    console.log(Object.getOwnPropertyNames(Array.prototype))
//["length", "toSource", "toString", "toLocaleString", "join", "reverse", "sort", "push", "pop", "shift", "unshift", "splice", "concat", "slice", "lastIndexOf", "indexOf", "forEach", "map", "filter", "reduce", "reduceRight", "some", "every", "find", "findIndex", "copyWithin", "fill", "entries", "keys", "values", "includes", "constructor", "$set", "$remove"]
    console.log(Object.getOwnPropertyNames(Object.prototype))
// ["toSource", "toString", "toLocaleString", "valueOf", "watch", "unwatch", "hasOwnProperty", "isPrototypeOf", "propertyIsEnumerable", "__defineGetter__", "__defineSetter__", "__lookupGetter__", "__lookupSetter__", "__proto__", "constructor"]

 　　我相信，大家看到這里，對prototype還是似懂非懂的。這很正常，畢竟是js中比較重要又比較抽象的概念,不可能那么快就掌握，再啃多幾篇，說不定掌握其精髓。在某乎上，有一個活生生的實例，可能也是大家會遇到的問題。可以看看 js構造函數和原型對象。

 

5.constructor屬性

　　prototype對象有一個constructor屬性，默認指向prototype對象所在的構造函數。

    function A(){};
    console.log(A.prototype.constructor===A)    //true

　　要注意的是，prototype是構造函數的屬性，而constructor則是構造函數的prototype屬性所指向的那個對象，也就是原型對象的屬性。注意不要混淆。

    console.log(A.hasOwnProperty('prototype'));    //true
    console.log(A.prototype.hasOwnProperty('constructor')); //true

　　由於constructor屬性是定義在原型（prototype）對象上面，意味着可以被所有實例對象繼承。

    function A(){};
    var a=new A();

    console.log(a.constructor);    //A()
    console.log(a.constructor===A.prototype.constructor);//true

　　上面代碼中，a是構造函數A的實例對象，但是a自身沒有contructor屬性，該屬性其實是讀取原型鏈上面的A.prototype.constructor屬性。

　　5.1：constructor屬性的作用

　　　　a：分辨原型對象到底屬於哪個構造函數

    function A(){};
    var a=new A();

    console.log(a.constructor===A)    //true
    console.log(a.constructor===Array)    //false

　　　　上面代碼表示，使用constructor屬性，確定實例對象a的構造函數是A，而不是Array。

　　　　b：從實例新建另一個實例

    function A() {};
    var a = new A();
    var b = new a.constructor();
    console.log(b instanceof A);    //true

　　　　上面代碼中，a是構造函數A的實例對象，可以從a.constructor間接調用構造函數。

　　　　c：調用自身的構造函數成為可能

    A.prototype.hello = function() {
        return new this.constructor();
    }

　　　　d：提供了一種從構造函數繼承另外一種構造函數的模式

    function Father() {}

    function Son() {
        Son.height.constructor.call(this);
    }

    Son.height = new Father();

　　　　上面代碼中，Father和Son都是構造函數，在Son內部的this上調用Father，就會形成Son繼承Father的效果。

　　　　e：由於constructor屬性是一種原型對象和構造函數的關系，所以在修改原型對象的時候，一定要注意constructor的指向問題。

　　　　解決方法有兩種，要么將constructor屬性指向原來的構造函數，要么只在原型對象上添加屬性和方法，避免instanceof失真。

 

6.instanceof運算符

　　instanceof運算符返回一個布爾值，表示指定對象是否為某個構造函數的實例。

    function A() {};
    var a = new A();
    console.log(a instanceof A);    //true

　　因為instanceof對整個原型鏈上的對象都有效，所以同一個實例對象，可能會對多個構造函數都返回true。

    function A() {};
    var a = new A();
    console.log(a instanceof A);    //true
    console.log(a instanceof Object);    //true

　　注意，instanceof對象只能用於復雜數據類型（數組，對象等），不能用於簡單數據類型（布爾值，數字，字符串等）。

    var x = [1];
    var o = {};
    var b = true;
    var c = 'string';
    console.log(x instanceof Array);    //true
    console.log(o instanceof Object);    //true
    console.log(b instanceof Boolean);    //false
    console.log(c instanceof String);    //false

　　此外，null和undefined都不是對象，所以instanceof 總是返回false。

    console.log(null instanceof Object);    //false
    console.log(undefined instanceof Object);    //false

　　利用instanceof運算符，還可以巧妙地解決，調用構造函數時，忘了加new命令的問題。

    function Keith(name,height) {
        if (! this instanceof Keith) {
            return new Keith(name,height);
        }
        this.name = name;
        this.height = height;
    }

　　上面代碼中，使用了instanceof運算符來判斷函數體內的this關鍵字是否指向構造函數Keith的實例，如果不是，就表明忘記加new命令，此時構造函數會返回一個對象實例，避免出現意想不到的結果。

 

 

 　  因為限於篇幅的原因，暫時介紹到這里。

　　我會在下次的分享中談談原型（prototype）對象的一些原生方法，如Object.getPrototypeOf()，Object.setPrototypeOf()等，並且介紹獲取原生對象方法的比較。

 

 

 

完。

 

 

感謝大家的閱讀。

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