原型继承(翻译 vjeux 文章)

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Javascript——原型继承是如何实现的

在网页上我们随处可见说javascript是一种原型继承。然而javascript仅仅默认地在使用new操作符的这种特殊情况下提供了原型继承。因此,许多js的解读都让人感到很迷惑。 这篇文章用于阐述什么是原型继承以及如何在js中使用原型继承。

原型继承的目的:在 js 中实现一种对象之间的资源(对象属性)共享。

原型继承的定义

关于js的原型继承,你常会看到如下定义:

当访问一个对象的属性时,js会沿着原型链向上遍历直到寻找到匹配的属性。

大多数js实现使用 proto 属性来代表原型链中的下一层对象。在这篇文章中我们会看到 proto 和 prototype 究竟有什么不同之处。

注意: proto 是一种非标准表示方式,你不应该将其用在你的代码中。在这篇文章中我们用它来描述js继承是如何实现的。

下面代码显示了js 引擎如何检索属性(读取)。

  function getProperty(obj, prop) {
    if (obj.hasOwnProperty(prop)) {
      return obj[prop] 
    } else if (obj.__proto__ !== null) {
      return getProperty(obj.__proto__, prop)
    } else {
      return undefined
    }
  }

让我们来看一个经典的案例: 一个2D点元素。一个点有两个坐标 x 和 y 以及一个方法 print。
使用之前我们所写的原型继承方法,我们将创建一个 Point 对象以及它的三个属性: x, y, 和 point。要创建一个新的点,我们只需要使用设置在 Point对象上的 proto 来创建一个新的对象。

  var Point = {
    x: 0,
    y: 0,
    print: function () { console.log(this.x, this.y); }
  };

  var p = {x: 10, y: 20, __proto__: Point};
  p.print(); // 10 20

Javascript奇怪的原型继承

让人迷惑的是每个教授js原型继承的人都给了这样的定义却没有给如上的代码。他们所给的代码像下面这样:

  function Point(x, y) {
    this.x = x;
    this.y = y;
  }
  Point.prototype = {
    print: function () { console.log(this.x, this.y); }
  };
  var p = new Point(10, 20);
  p.print(); // 10 20

这两份代码完全不同。上面的代码中 Point 是一个函数,我们添加了一个 prototype 属性,使用了 new 操作符。这是什么鬼东西?

new 是如何工作的

Brendan Eich 想要将 Javascript 设计成一种传统的面向对象的编程语言,如同 Java h和 C++ 那样。在这些语言中,我们使用 new 操作符来创建一个类的实例。所以他为 Javascript 添加了 new 操作符。

C++ 有构造函数( constructor )的概念,用于初始化实例属性。因此,new 操作符必须的作用对象必须是一个函数。
我们必须把对象的方法放在某一处。由于我们使用的是一种原型语言,让我们把它置于函数的原型属性中。

new 操作符创建一个带参数的 F 函数: new F(arguments...)。通过如下三步来实现:

  1. 创建类的实例: 这是一个将 proto 属性设置在 F.prototype 上的空对象。
  2. 初始化实例: F函数调用时接受传入的参数并且将 this 指向这个实例。
  3. 返回实例
    现在我们理解了 new 操作符是怎样工作的,我们可以在 js 中实现它。
function New (f) {
    ①  var n = { '__proto__': f.prototype };
       return function () {
    ②    f.apply(n, arguments);
    ③    return n;
       };
     }

我们来测试一下它是如何工作的:

function Point(x, y) {
  this.x = x;
  this.y = y;
}
Point.prototype = {
  print: function () { console.log(this.x, this.y); }
};
 
var p1 = new Point(10, 20);
p1.print(); // 10 20
console.log(p1 instanceof Point); // true
 
var p2 = New (Point)(10, 20);
p2.print(); // 10 20
console.log(p2 instanceof Point); // true

js中真正的原型继承

js规范仅为我们提供了 new 操作符可以使用。Douglas Crockford 找到了一种利用 new 操作符来实现原型继承的方法!他创造了 Object.create 函数。

Object.create = function (parent) {
  function F() {}
  F.prototype = parent;
  return new F();
};

这种写法看起来很奇怪但它的工作原理很简单。它仅仅根据设置在这个函数上的原型来创建了一个新的对象。如果我们可以使用 proto 它的写法将会是这个样子:

Object.create = function (parent) {
  return { '__proto__': parent };
};

下面的代码是我们使用真正的原型继承来创建的一个点。

var Point = {
  x: 0,
  y: 0,
  print: function () { console.log(this.x, this.y); }
};
 
var p = Object.create(Point);
p.x = 10;
p.y = 20;
p.print(); // 10 20

结论

我们看到了究竟什么是原型继承并且看到了 js 仅仅是用了一种特别的方法来实现它。
然而,使用原型继承(Object.create and proto)也存在一些缺点:

  • 非标准proto 不是标准化的东西甚至被弃用。原生的 Object.create 和 Douglas Crockford 的实现也不完全相同。
  • 未优化:与 new 构造函数(原生或自定义)相比Object.create 还没有被深度严格优化, 后者甚至慢十倍。

另外

如果你能够通过下面的图理解原型继承是如何工作的,Congratulations!

Vjeux英文原文链接