一文带你深入理解 JavaScript 中的原型与原型链

sylwair
122 阅读6分钟

JavaScript深入之原型与原型链

构造函数创建对象

先使用构造函数创建一个对象：

function Person() {}
let person = new Person()
person.name = 'Janny'

在上述例子中，我们使用构造函数 Person​，通过 new ​创建了一个实例对象 person​。

prototype​

原型 prototype​ 上的方法是给实例对象使用的。

每个函数（只有函数才会有）都有一个 prototype ​属性，其指向一个对象，这个对象就是该构造函数创建的实例对象的原型（通过 p.__proto__ ​指向，后续会详细讲解）。

function Person() {}

Person.prototype.name = 'Janny'
let person1 = new Person()
let person2 = new Person()
console.log(person1.name) // Janny
console.log(person2.name) // Janny

// 构造函数Person的prototype属性指向了实例对象person1和person2的原型
Person.prototype === person1.__proto__  // true
Person.prototype === person2.__proto__  // true

​prototype ​指向的通常是一个 Object ​空对象，我们可以手动为其添加属性和方法，例如：

Person.prototype.name = 'Danny'
Person.prototype.doing = function() {}

构造函数的 prototype ​属性和实例对象的原型的关系为：

graph LR

a[构造函数 Person] --prototype--> b[实例对象person 的原型]

‍

__protp__​

每个 JavaScript 对象（除了 null）都具有 __proto__ ​属性，这个属性会指向该对象的原型。

function Person() {}

// p是构造函数Person创建出来的一个对象
let person = new Person()

// 因为prototype那一节已经说了构造函数Person.prototype指向实例对象的原型，所以下面这句话就表明了对象的__proto__属性指向该对象的原型
person.__proto__ === Person.prototype  // true

关系如下：

graph LR

a[构造函数 Person] --prototype--> b[实例对象person 的原型]
a --通过 new 创建了--> c[实例对象person]
c --__proto__--> b

‍

constructor​

实例对象的原型上有一个 constructor ​属性，它指向关联的构造函数本身。

function Person() {}
// Person.prototype 实例对象的原型（这个原型也是一个对象）
Person.prototype.constructor === Person  // true

let person = new Person()
// person.__proto__ 实例对象的原型（这个原型也是一个对象）
person.__proto__.constructor = Person  // true

// Object上有个方法可以获取实例对象的原型
Object.getPrototypeOf(person) === Person.prototype  // true

关系如下：

graph LR

a[构造函数 Person] --prototype--> b[实例对象person 的原型]
b --constructor--> a
a --通过 new 创建了--> c[实例对象person]
c --__proto__--> b

‍

显式原型与隐式原型

每个构造函数都有一个 prototype​，即显式原型(属性) 每个实例对象都有一个 __proto__​，可称为隐式原型(属性) 显式原型属性与隐式原型属性都是一个地址值，二者均指向了同一个对象，就是上面说的那个实例对象的原型。

function Person() {}  // 创建prototype原型：Person.prototype = {}
console.log(Person.prototype)  // {}

let person = new Person()  // 创建__proto__原型：peroson.__proto__ = Person.prototype
console.log(person.__proto__)  // {}

console.log(Person.prototype === person.__proto__)  // true

原型属性都是 JS 引擎自动添加的

显式原型的创建过程：

  • 当构造函数创建的时候会自动添加一个 prototype ​属性
  • 在内存中创建一个空对象（实例对象的原型）
  • 让 prototype ​属性指向这个（原型）空对象

隐式原型的创建过程：

  • 当通过构造函数创建实例对象的时候自动添加了一个 __proto__ ​属性
  • 将 prototype ​中存的地址值赋值给 __proto__​，此时二者指向了同一个对象
graph LR

a[构造函数 Person] --prototype--> b((一个JS对象 \n 该对象为实例的原型))
c[实例对象person]
c --__proto__--> b

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原型链的查找

function Person() {
  this.doing = function() {
	console.log('方法doing')
  }
}
Person.prototype.todo = function() {
  console.log('方法todo')
}

let person = new Person()
person.ownFun = function() {
  console.log('自身方法ownFun')
}
// person对象自身的方法
person.ownFun()  // 自身方法ownFun

// 由于person自身没有，通过person.__proto__进行查找，在实例的原型上找到了doing和todo方法
// person.__proto__
person.doing()  // 方法doing
person.todo()  // 方法doing

// 实例的原型上也没有这个方法，就继续向上找，由于实例的原型也是一个对象，所以继续沿着隐士原型链进行查找，然后找到了toString()方法
// person.__proto__.__proto__ === Object.prototype
person.toString()  // '[object Object]'

// 查找了整个原型链也没找到，最后报错
person.done()  // 报错：Uncaught TypeError: person.done is not a function

原型链访问：原型链是沿着隐式原型来查找的 原型链作用：查找对象的属性（方法）

访问一个对象属性的时候：

  1. 先在自身属性中查找，找到了就返回
  2. 如果没有找到，再沿着 __proto__ ​隐式原型链向上查找，找到了就返回
  3. 如果最终没有找到，返回 undefined​
graph LR

a[实例对象person \n 方法ownFun] --__proto__--> b[实例对象的原型 \n 方法todo 方法doing]
c[Object构造函数] --prototype--> d[JS中所有对象的原型 \n Object相关的实例方法]
b --__proto__--> d
d --__proto__--> e[原型链的尽头 null]

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​Function ​与 Object ​的原型链

所有对象都有一个 __proto__ ​隐式原型属性，指向了构造函数 Function ​的 prototype ​显式原型属性，即==实例对象的隐式原型等于其构造函数的显式原型==。

由于 JavaScript 中一切皆对象，所以 Function ​既是构造函数又是实例对象，也就是说，Function 也是通过 new Function()​ 创建而来的。

所有构造函数（构造函数也是对象）的 __proto__ ​属性都是一样的，因为所有构造函数都是 Funciton ​通过 new 创建而来的，所以都指向了 Function ​的显式原型 prototype ​属性。

function Person() {}
function Car() {}

Person.__proto__ === Car.__proto__

Person.__proto__ === Function.prototype
Car.__proto__ === Function.prototype

因为构造函数 Object ​是 Function ​通过 new Function() ​创建而来的，所以 Object ​相当于实例对象，Function ​是该实例对象的构造函数。

所以：

// 实例对象Object的隐式原型等于其构造函数Function的显示原型
Object.__proto__ === Function.prototype

这和原型链的尽头是不一样的

// 原型链的尽头
Object.prototype.__proto__ === null

image-20240305014422-apugb0m.png

构造函数的显示原型 prototype ​指向的对象默认是空的 Object的实例对象​，但是构造函数 Object ​的显示原型 prototype ​并不满足这一点，通过下述代码对比可以发现：普通构造函数的 prototype ​属性指向的对象和 Object ​的 prototype ​属性指向的对象是不一样的。

function Person() {}
// Person.prototype.__proto__ === Object.prototype
Person.prototype instanceof Object  // true

null instanceof Object  // false
// Object.prototype.__proto__ === null
Object.prototype instanceof Object  // false

所有的函数都是 Function ​的实例（包括 Function ​自身）

// Function.__proto__ === Function.prototype
Function instanceof Function  // true

所有的函数都是 Function ​的实例，而 Function ​的实例的原型都是构造函数 Object ​的实例。

// 构造函数Object也是Function的实例  Object.__proto__ === Function.prototype
// 这个实例的原型Function.prototype.__proto__是构造函数Object的实例，Function.prototype.__proto__ === Object.prototype
// 即：Object.__proto__.__proto__ === Object.prototype
Object instanceof Object  // true

下面四条语句均是正确的，通过上面的原型链示意图就可以很轻松地理解了。

Function instanceof Function  // true
Function instanceof Object  // true
Object instanceof Object  // true
Object instanceof Function  // true

探索 instanceof​

​instanceof ​是如何判断的？

  • 表达式：obj instanceof Fun​ 其中 obj​ 是实例对象，Fun​ 是构造函数
  • 如果 Fun ​构造函数的显式原型对象在 obj​ 实例对象的隐式原型链上，返回 true​，否则返回 false​ 即 Fun ​只走到 Fun.prototype ​就不走了，而 obj ​要沿着隐式原型链 obj.__proto__.__proto__...... ​一直走下去，直到终点。

实例对象的隐式原型属性对象等于构造函数的显式原型属性对象。

​Function ​是通过 new ​自身产生的实例。

function Person(){}
let person = new Person()

// person.__proto__ === Person.prototype
person instanceof Person  // true

// person.__proto__.__proto__ === Object.prototype
person instanceof Object  // true

// 实例对象的隐式原型属性指向构造函数的显式原型属性，Object是Function的实例
// Object.__proto__ === Function.prototype
Object instanceof Function  // true

// 而Function的prototype也是一个实例对象，该实例对象的隐式原型__proto__指向Object.prototype
// Object.__proto__.__proto__ === Object.prototype
Object instanceof Object    // true

// Function是new自己产生的
// Function.__proto__ === Function.prototype
Function instanceof Function  // true

// 构造函数Function也是一个JS对象
// Function.__proto__.__proto__ === Object.prototype
Function instanceof Object    // true


function Foo(){}
Object instanceof Foo     // false

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例题自测

例题一

function A(){}
A.prototype.n = 1
let b = new A()

A.prototype = {
  n:2,
  m:3
}

let c = new A()

b.n  // 1
b.m  // undefined
c.n  // 2
c.m  // 3

实例一旦创建，其原型就已经确定了，后续再修改原型不会影响到已经创建的实例。

因为当创建 b 之后，b.__proto__ ​已经指向了 A.prototype ​这个实例对象，即此时这个实例对象有两个指针指向着，分别是 b.__proto__ ​和 A.prototype​，后续进行了 A.prototype={n:2,m:3} ​操作，让 A.prototype ​指向了一个新的实例对象。但是这个操作并没有修改原来的实例对象，此时原来的实例对象还有一个指针指着呢，那就是 b.__proto__​。所以实例对象 b 的原型还是原来的。 而新创建的实例对象 c ，其在创建前原型已经进行了修改，故创建 c 的时候，c.__proto__ ​指向的是修改后的原型对象。

例题二

let Foo = function(){}
Object.prototype.a = function(){
  console.log('obj_a()')
}
Function.prototype.b = function(){
  console.log('fun_b()')
}
let f = new Foo()

f.a()  // obj_a()
f.b()  // 报错

Foo.a()  // obj_a()
Foo.b()  // fun_b()

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