ES6 | 關於class類 繼承總結

子類必須在constructor方法中調用super方法，否則新建實例時會報錯。這是因為子類沒有自己的this對象，而是繼承父類的this對象，然后對其進行加工。如果不調用super方法，子類就得不到this對象。

題圖：by Frank from Instagram

1、class類的繼承

Class 可以通過extends關鍵字實現繼承，這比 ES5 的通過修改原型鏈實現繼承，要清晰和方便很多。

class Point {
}

class ColorPoint extends Point {
}

上面代碼定義了一個ColorPoint類，該類通過extends關鍵字，繼承了Point類的所有屬性和方法。但是由於沒有部署任何代碼，所以這兩個類完全一樣，等於復制了一個Point類。下面，我們在ColorPoint內部加上代碼。

class ColorPoint extends Point {
  constructor(x, y, color) {
    super(x, y); // 調用父類的constructor(x, y)
    this.color = color;
  }

  toString() {
    return this.color + ' ' + super.toString(); // 調用父類的toString()
  }
}

上面代碼中，constructor方法和toString方法之中，都出現了super關鍵字，它在這里表示父類的構造函數，用來新建父類的this對象。

子類必須在constructor方法中調用super方法，否則新建實例時會報錯。這是因為子類沒有自己的this對象，而是繼承父類的this對象，然后對其進行加工。如果不調用super方法，子類就得不到this對象。

class Point { /* ... */ }

class ColorPoint extends Point {
  constructor() {
  }
}

let cp = new ColorPoint(); // ReferenceError

上面代碼中，ColorPoint繼承了父類Point，但是它的構造函數沒有調用super方法，導致新建實例時報錯。

ES5 的繼承，實質是先創造子類的實例對象this，然后再將父類的方法添加到this上面（Parent.apply(this)）。

ES6 的繼承機制完全不同，實質是先創造父類的實例對象this（所以必須先調用super方法），然后再用子類的構造函數修改this。

如果子類沒有定義constructor方法，這個方法會被默認添加，代碼如下。也就是說，不管有沒有顯式定義，任何一個子類都有constructor方法。

class ColorPoint extends Point {
}

// 等同於
class ColorPoint extends Point {
  constructor(...args) {
    super(...args);
  }
}

另一個需要注意的地方是，在子類的構造函數中，只有調用super之后，才可以使用this關鍵字，否則會報錯。

這是因為子類實例的構建，是基於對父類實例加工，只有super方法才能返回父類實例。

class Point {
  constructor(x, y) {
    this.x = x;
    this.y = y;
  }
}

class ColorPoint extends Point {
  constructor(x, y, color) {
    this.color = color; // ReferenceError
    super(x, y);
    this.color = color; // 正確
  }
}

上面代碼中，子類的constructor方法沒有調用super之前，就使用this關鍵字，結果報錯，而放在super方法之后就是正確的。

下面是生成子類實例的代碼。

let cp = new ColorPoint(25, 8, 'green');

cp instanceof ColorPoint // true
cp instanceof Point // true

上面代碼中，實例對象cp同時是ColorPoint和Point兩個類的實例，這與 ES5 的行為完全一致。

最后，父類的靜態方法，也會被子類繼承。

class A {
  static hello() {
    console.log('hello world');
  }
}

class B extends A {
}

B.hello()  // hello world

上面代碼中，hello()是A類的靜態方法，B繼承A，也繼承了A的靜態方法。

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2、Object.getPrototypeOf()

Object.getPrototypeOf方法可以用來從子類上獲取父類。因此，可以使用這個方法判斷，一個類是否繼承了另一個類。

Object.getPrototypeOf(ColorPoint) === Point
// true

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3、super 關鍵字

super這個關鍵字，既可以當作函數使用，也可以當作對象使用。在這兩種情況下，它的用法完全不同。

第一種情況，super作為函數調用時，代表父類的構造函數。ES6 要求，子類的構造函數必須執行一次super函數。

class A {}

class B extends A {
  constructor() {
    super();
  }
}

上面代碼中，子類B的構造函數之中的super()，代表調用父類的構造函數。這是必須的，否則 JavaScript 引擎會報錯。

注意，super雖然代表了父類A的構造函數，但是返回的是子類B的實例，即super內部的this指的是B，因此super()在這里相當於A.prototype.constructor.call(this)。

class A {
  constructor() {
    console.log(new.target.name);
  }
}
class B extends A {
  constructor() {
    super();
  }
}
new A() // A
new B() // B

上面代碼中，new.target指向當前正在執行的函數。可以看到，在super()執行時，它指向的是子類B的構造函數，而不是父類A的構造函數。也就是說，super()內部的this指向的是B。

作為函數時，super()只能用在子類的構造函數之中，用在其他地方就會報錯。

class A {}

class B extends A {
  m() {
    super(); // 報錯
  }
}

上面代碼中，super()用在B類的m方法之中，就會造成句法錯誤。

第二種情況，super作為對象時，在普通方法中，指向父類的原型對象A.prototype；在靜態方法中，指向父類。

class A {
  p() {
    return 2;
  }
}

class B extends A {
  constructor() {
    super();
    console.log(super.p()); // 2
  }
}

let b = new B();

上面代碼中，子類B當中的super.p()，就是將super當作一個對象使用。這時，super在普通方法之中，指向A.prototype，所以super.p()就相當於A.prototype.p()。

這里需要注意，由於super指向父類的原型對象，所以定義在父類實例上的方法或屬性，是無法通過super調用的。

class A {
  constructor() {
    this.p = 2;
  }
}

class B extends A {
  get m() {
    return super.p;
  }
}

let b = new B();
b.m // undefined

上面代碼中，p是父類A實例的屬性，super.p就引用不到它。

如果屬性定義在父類的原型對象上，super就可以取到。

class A {}
A.prototype.x = 2;

class B extends A {
  constructor() {
    super();
    console.log(super.x) // 2
  }
}

let b = new B();

上面代碼中，屬性x是定義在A.prototype上面的，所以super.x可以取到它的值。

ES6 規定，在子類普通方法中通過super調用父類的方法時，方法內部的this指向當前的子類實例。

class A {
  constructor() {
    this.x = 1;
  }
  print() {
    console.log(this.x);
  }
}

class B extends A {
  constructor() {
    super();
    this.x = 2;
  }
  m() {
    super.print();
  }
}

let b = new B();
b.m() // 2

上面代碼中，super.print()雖然調用的是A.prototype.print()，但是A.prototype.print()內部的this指向子類B的實例，導致輸出的是2，而不是1。也就是說，實際上執行的是super.print.call(this)。

由於this指向子類實例，所以如果通過super對某個屬性賦值，這時super就是this，賦值的屬性會變成子類實例的屬性。

class A {
  constructor() {
    this.x = 1;
  }
}

class B extends A {
  constructor() {
    super();
    this.x = 2;
    super.x = 3;
    console.log(super.x); // undefined
    console.log(this.x); // 3
  }
}

let b = new B();

上面代碼中，super.x賦值為3，這時等同於對this.x賦值為3。而當讀取super.x的時候，讀的是A.prototype.x，所以返回undefined。

如果super作為對象，用在靜態方法之中，這時super將指向父類，而不是父類的原型對象。

class Parent {
  static myMethod(msg) {
    console.log('static', msg);
  }

  myMethod(msg) {
    console.log('instance', msg);
  }
}

class Child extends Parent {
  static myMethod(msg) {
    super.myMethod(msg); // super在靜態方法之中指向父類
  }

  myMethod(msg) {
    super.myMethod(msg); // 在普通方法之中指向父類的原型對象
  }
}

Child.myMethod(1); // static 1

var child = new Child();
child.myMethod(2); // instance 2

上面代碼中，super在靜態方法之中指向父類，在普通方法之中指向父類的原型對象。

另外，在子類的靜態方法中通過super調用父類的方法時，方法內部的this指向當前的子類，而不是子類的實例。

class A {
  constructor() {
    this.x = 1;
  }
  static print() {
    console.log(this.x);
  }
}

class B extends A {
  constructor() {
    super();
    this.x = 2;
  }
  static m() {
    super.print();
  }
}

B.x = 3;
B.m() // 3

上面代碼中，靜態方法B.m里面，super.print指向父類的靜態方法。這個方法里面的this指向的是B，而不是B的實例。

注意，使用super的時候，必須顯式指定是作為函數、還是作為對象使用，否則會報錯。

class A {}

class B extends A {
  constructor() {
    super();
    console.log(super); // 報錯
  }
}

上面代碼中，console.log(super)當中的super，無法看出是作為函數使用，還是作為對象使用，所以 JavaScript 引擎解析代碼的時候就會報錯。這時，如果能清晰地表明super的數據類型，就不會報錯。

class A {}

class B extends A {
  constructor() {
    super();
    console.log(super.valueOf() instanceof B); // true
  }
}

let b = new B();

上面代碼中，super.valueOf()表明super是一個對象，因此就不會報錯。同時，由於super使得this指向B的實例，所以super.valueOf()返回的是一個B的實例。

最后，由於對象總是繼承其他對象的，所以可以在任意一個對象中，使用super關鍵字。

var obj = {
  toString() {
    return "MyObject: " + super.toString();
  }
};

obj.toString(); // MyObject: [object Object]

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4、 類的 prototype 屬性 和 __proto__屬性

大多數瀏覽器的 ES5 實現之中，每一個對象都有__proto__屬性，指向對應的構造函數的prototype屬性。Class 作為構造函數的語法糖，同時有prototype屬性和__proto__屬性，因此同時存在兩條繼承鏈。

（1）子類的__proto__屬性，表示構造函數的繼承，總是指向父類。

（2）子類prototype屬性的__proto__屬性，表示方法的繼承，總是指向父類的prototype屬性。

class A {
}

class B extends A {
}

B.__proto__ === A // true
B.prototype.__proto__ === A.prototype // true

上面代碼中，子類B的__proto__屬性指向父類A，子類B的prototype屬性的__proto__屬性指向父類A的prototype屬性。

這樣的結果是因為，類的繼承是按照下面的模式實現的。

class A {
}

class B {
}

// B 的實例繼承 A 的實例
Object.setPrototypeOf(B.prototype, A.prototype);

// B 繼承 A 的靜態屬性
Object.setPrototypeOf(B, A);

const b = new B();

《對象的擴展》給出過Object.setPrototypeOf方法的實現。

Object.setPrototypeOf = function (obj, proto) {
  obj.__proto__ = proto;
  return obj;
}

因此，就得到了上面的結果。

Object.setPrototypeOf(B.prototype, A.prototype);
// 等同於
B.prototype.__proto__ = A.prototype;

Object.setPrototypeOf(B, A);
// 等同於
B.__proto__ = A;

這兩條繼承鏈，可以這樣理解：作為一個對象，子類（B）的原型（__proto__屬性）是父類（A）；

作為一個構造函數，子類（B）的原型對象（prototype屬性）是父類的原型對象（prototype屬性）的實例。

Object.create(A.prototype);
// 等同於
B.prototype.__proto__ = A.prototype;

**  extends的繼承目標

extends關鍵字后面可以跟多種類型的值。

class B extends A {
}

上面代碼的A，只要是一個有prototype屬性的函數，就能被B繼承。由於函數都有prototype屬性（除了Function.prototype函數），因此A可以是任意函數。

下面，討論三種特殊情況。

　　第一種特殊情況，子類繼承Object類：

class A extends Object {
}

A.__proto__ === Object // true
A.prototype.__proto__ === Object.prototype // true

這種情況下，A其實就是構造函數Object的復制，A的實例就是Object的實例。

　　第二種特殊情況，不存在任何繼承：

class A {
}

A.__proto__ === Function.prototype // true
A.prototype.__proto__ === Object.prototype // true

這種情況下，A作為一個基類（即不存在任何繼承），就是一個普通函數，所以直接繼承Function.prototype。

但是，A調用后返回一個空對象（即Object實例），所以A.prototype.__proto__指向構造函數（Object）的prototype屬性。

　　第三種特殊情況，子類繼承null：

class A extends null {
}

A.__proto__ === Function.prototype // true
A.prototype.__proto__ === undefined // true

這種情況與第二種情況非常像。A也是一個普通函數，所以直接繼承Function.prototype。但是，A調用后返回的對象不繼承任何方法，所以它的__proto__指向Function.prototype，即實質上執行了下面的代碼。

class C extends null {
  constructor() { return Object.create(null); }
}

** 實例的 __proto__ 屬性

子類實例的__proto__屬性的__proto__屬性，指向父類實例的__proto__屬性。也就是說，子類的原型的原型，是父類的原型。

var p1 = new Point(2, 3);
var p2 = new ColorPoint(2, 3, 'red');

p2.__proto__ === p1.__proto__ // false
p2.__proto__.__proto__ === p1.__proto__ // true

上面代碼中，ColorPoint繼承了Point，導致前者原型的原型是后者的原型。

因此，通過子類實例的__proto__.__proto__屬性，可以修改父類實例的行為。 

p2.__proto__.__proto__.printName = function () {
  console.log('Ha');
};

p1.printName() // "Ha"

上面代碼在ColorPoint的實例p2上向Point類添加方法，結果影響到了Point的實例p1。

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5、原生構造函數的繼承

原生構造函數是指語言內置的構造函數，通常用來生成數據結構。ECMAScript 的原生構造函數大致有下面這些。

• Boolean()
• Number()
• String()
• Array()
• Date()
• Function()
• RegExp()
• Error()
• Object()

以前，這些原生構造函數是無法繼承的，比如，不能自己定義一個Array的子類。

function MyArray() {
  Array.apply(this, arguments);
}

MyArray.prototype = Object.create(Array.prototype, {
  constructor: {
    value: MyArray,
    writable: true,
    configurable: true,
    enumerable: true
  }
});

上面代碼定義了一個繼承 Array 的MyArray類。但是，這個類的行為與Array完全不一致。

var colors = new MyArray();
colors[0] = "red";
colors.length  // 0

colors.length = 0;
colors[0]  // "red"

之所以會發生這種情況，是因為子類無法獲得原生構造函數的內部屬性，通過Array.apply()或者分配給原型對象都不行。原生構造函數會忽略apply方法傳入的this，也就是說，原生構造函數的this無法綁定，導致拿不到內部屬性。

ES5 是先新建子類的實例對象this，再將父類的屬性添加到子類上，由於父類的內部屬性無法獲取，導致無法繼承原生的構造函數。比如，Array構造函數有一個內部屬性[[DefineOwnProperty]]，用來定義新屬性時，更新length屬性，這個內部屬性無法在子類獲取，導致子類的length屬性行為不正常。

下面的例子中，我們想讓一個普通對象繼承Error對象。

var e = {};

Object.getOwnPropertyNames(Error.call(e))
// [ 'stack' ]

Object.getOwnPropertyNames(e)
// []var e = {};

Object.getOwnPropertyNames(Error.call(e))
// [ 'stack' ]

Object.getOwnPropertyNames(e)
// []

上面代碼中，我們想通過Error.call(e)這種寫法，讓普通對象e具有Error對象的實例屬性。但是，Error.call()完全忽略傳入的第一個參數，而是返回一個新對象，e本身沒有任何變化。這證明了Error.call(e)這種寫法，無法繼承原生構造函數。

ES6 允許繼承原生構造函數定義子類，因為 ES6 是先新建父類的實例對象this，然后再用子類的構造函數修飾this，使得父類的所有行為都可以繼承。下面是一個繼承Array的例子。

class MyArray extends Array {
  constructor(...args) {
    super(...args);
  }
}

var arr = new MyArray();
arr[0] = 12;
arr.length // 1

arr.length = 0;
arr[0] // undefined

上面代碼定義了一個MyArray類，繼承了Array構造函數，因此就可以從MyArray生成數組的實例。這意味着，ES6 可以自定義原生數據結構（比如Array、String等）的子類，這是 ES5 無法做到的。

上面這個例子也說明，extends關鍵字不僅可以用來繼承類，還可以用來繼承原生的構造函數。因此可以在原生數據結構的基礎上，定義自己的數據結構。下面就是定義了一個帶版本功能的數組。

class VersionedArray extends Array {
  constructor() {
    super();
    this.history = [[]];
  }
  commit() {
    this.history.push(this.slice());
  }
  revert() {
    this.splice(0, this.length, ...this.history[this.history.length - 1]);
  }
}

var x = new VersionedArray();

x.push(1);
x.push(2);
x // [1, 2]
x.history // [[]]

x.commit();
x.history // [[], [1, 2]]

x.push(3);
x // [1, 2, 3]
x.history // [[], [1, 2]]

x.revert();
x // [1, 2]

上面代碼中，VersionedArray會通過commit方法，將自己的當前狀態生成一個版本快照，存入history屬性。revert方法用來將數組重置為最新一次保存的版本。除此之外，VersionedArray依然是一個普通數組，所有原生的數組方法都可以在它上面調用。

下面是一個自定義Error子類的例子，可以用來定制報錯時的行為。

class ExtendableError extends Error {
  constructor(message) {
    super();
    this.message = message;
    this.stack = (new Error()).stack;
    this.name = this.constructor.name;
  }
}

class MyError extends ExtendableError {
  constructor(m) {
    super(m);
  }
}

var myerror = new MyError('ll');
myerror.message // "ll"
myerror instanceof Error // true
myerror.name // "MyError"
myerror.stack
// Error
//     at MyError.ExtendableError
//     ...

注意，繼承Object的子類，有一個行為差異。

class NewObj extends Object{
  constructor(){
    super(...arguments);
  }
}
var o = new NewObj({attr: true});
o.attr === true  // false

上面代碼中，NewObj繼承了Object，但是無法通過super方法向父類Object傳參。這是因為 ES6 改變了Object構造函數的行為，一旦發現Object方法不是通過new Object()這種形式調用，ES6 規定Object構造函數會忽略參數。

 

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6、 Mixin 模式的實現

Mixin 指的是多個對象合成一個新的對象，新對象具有各個組成成員的接口。它的最簡單實現如下。

const a = {
  a: 'a'
};
const b = {
  b: 'b'
};
const c = {...a, ...b}; // {a: 'a', b: 'b'}

上面代碼中，c對象是a對象和b對象的合成，具有兩者的接口。

下面是一個更完備的實現，將多個類的接口“混入”（mix in）另一個類。

function mix(...mixins) {
  class Mix {}

  for (let mixin of mixins) {
    copyProperties(Mix, mixin); // 拷貝實例屬性
    copyProperties(Mix.prototype, mixin.prototype); // 拷貝原型屬性
  }

  return Mix;
}

function copyProperties(target, source) {
  for (let key of Reflect.ownKeys(source)) {
    if ( key !== "constructor"
      && key !== "prototype"
      && key !== "name"
    ) {
      let desc = Object.getOwnPropertyDescriptor(source, key);
      Object.defineProperty(target, key, desc);
    }
  }
}

上面代碼的mix函數，可以將多個對象合成為一個類。使用的時候，只要繼承這個類即可。

class DistributedEdit extends mix(Loggable, Serializable) {
  // ...
}