原生的原型

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"prototype" 属性在 JavaScript 自身的核心部分中被广泛地应用。所有的内建构造函数都用到了它。

首先,我们将看看原生原型的详细信息,然后学习如何使用它为内建对象添加新功能。

Object.prototype

假如我们输出一个空对象:

let obj = {};
alert( obj ); // "[object Object]" ?

生成字符串 "[object Object]" 的代码在哪里?那就是一个内建的 toString 方法,但是它在哪里呢?obj 是空的!

……然而简短的表达式 obj = {} 和 obj = new Object() 是一个意思,其中 Object 就是一个内建的对象构造函数,其自身的 prototype 指向一个带有 toString 和其他方法的一个巨大的对象。

就像这样:

当 new Object() 被调用(或一个字面量对象 {...} 被创建),按照前面章节中我们学习过的规则,这个对象的 [[Prototype]] 属性被设置为 Object.prototype

所以,之后当 obj.toString() 被调用时,这个方法是从 Object.prototype 中获取的。

我们可以这样验证它:

let obj = {};

alert(obj.__proto__ === Object.prototype); // true

alert(obj.toString === obj.__proto__.toString); //true
alert(obj.toString === Object.prototype.toString); //true

请注意在 Object.prototype 上方的链中没有更多的 [[Prototype]]

alert(Object.prototype.__proto__); // null

其他内建原型

其他内建对象,像 ArrayDateFunction 及其他,都在 prototype 上挂载了方法。

例如,当我们创建一个数组 [1, 2, 3],在内部会默认使用 new Array() 构造器。因此 Array.prototype 变成了这个数组的 prototype,并为这个数组提供数组的操作方法。这样内存的存储效率是很高的。

按照规范,所有的内建原型顶端都是 Object.prototype。这就是为什么有人说“一切都从对象继承而来”。

下面是完整的示意图(3 个内建对象):

让我们手动验证原型:

let arr = [1, 2, 3];

// 它继承自 Array.prototype?
alert( arr.__proto__ === Array.prototype ); // true

// 接下来继承自 Object.prototype?
alert( arr.__proto__.__proto__ === Object.prototype ); // true

// 原型链的顶端为 null。
alert( arr.__proto__.__proto__.__proto__ ); // null

一些方法在原型上可能会发生重叠,例如,Array.prototype 有自己的 toString 方法来列举出来数组的所有元素并用逗号分隔每一个元素。

let arr = [1, 2, 3]
alert(arr); // 1,2,3 <-- Array.prototype.toString 的结果

正如我们之前看到的那样,Object.prototype 也有 toString 方法,但是 Array.prototype 在原型链上更近,所以数组对象原型上的方法会被使用。

浏览器内的工具,像 Chrome 开发者控制台也会显示继承性(可能需要对内建对象使用 console.dir):

其他内建对象也以同样的方式运行。即使是函数 —— 它们是内建构造器 Function 的对象,并且它们的方法(call/apply 及其他)都取自 Function.prototype。函数也有自己的 toString 方法。

function f() {}

alert(f.__proto__ == Function.prototype); // true
alert(f.__proto__.__proto__ == Object.prototype); // true,继承自 Object

基本数据类型

最复杂的事情发生在字符串、数字和布尔值上。

正如我们记忆中的那样,它们并不是对象。但是如果我们试图访问它们的属性,那么临时包装器对象将会通过内建的构造器 StringNumber 和 Boolean 被创建。它们提供给我们操作字符串、数字和布尔值的方法然后消失。

这些对象对我们来说是无形地创建出来的。大多数引擎都会对其进行优化,但是规范中描述的就是通过这种方式。这些对象的方法也驻留在它们的 prototype 中,可以通过 String.prototypeNumber.prototype 和 Boolean.prototype 进行获取。

值 null 和 undefined 没有对象包装器

特殊值 null 和 undefined 比较特殊。它们没有对象包装器,所以它们没有方法和属性。并且它们也没有相应的原型。

更改原生原型

原生的原型是可以被修改的。例如,我们向 String.prototype 中添加一个方法,这个方法将对所有的字符串都是可用的:

String.prototype.show = function() {
  alert(this);
};

"BOOM!".show(); // BOOM!

在开发的过程中,我们可能会想要一些新的内建方法,并且想把它们添加到原生原型中。但这通常是一个很不好的想法。

重要:

原型是全局的,所以很容易造成冲突。如果有两个库都添加了 String.prototype.show 方法,那么其中的一个方法将被另一个覆盖。

所以,通常来说,修改原生原型被认为是一个很不好的想法。

在现代编程中,只有一种情况下允许修改原生原型。那就是 polyfilling。

Polyfilling 是一个术语,表示某个方法在 JavaScript 规范中已存在,但是特定的 JavaScript 引擎尚不支持该方法,那么我们可以通过手动实现它,并用以填充内建原型。

例如:

if (!String.prototype.repeat) { // 如果这儿没有这个方法
  // 那就在 prototype 中添加它

  String.prototype.repeat = function(n) {
    // 重复传入的字符串 n 次

    // 实际上,实现代码比这个要复杂一些(完整的方法可以在规范中找到)
    // 但即使是不够完美的 polyfill 也常常被认为是足够好的
    return new Array(n + 1).join(this);
  };
}

alert( "La".repeat(3) ); // LaLaLa