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js原型概念和作用(JavaScript:原型(prototype))

时间2025-06-20 19:24:18分类IT科技浏览4100
导读:面向对象有一个特征是继承,即重用某个已有类的代码,在其基础上建立新的类,而无需重新编写对应的属性和方法,继承之后拿来即用;...

面向对象有一个特征是继承            ,即重用某个已有类的代码                   ,在其基础上建立新的类      ,而无需重新编写对应的属性和方法      ,继承之后拿来即用;

在其他的面向对象编程语言比如Java中                   ,通常是指            ,子类继承父类的属性和方法;

我们现在来看看      ,JS是如何实现继承这一个特征的;

要说明这个                   ,我们首先要看看            ,每个对象都有的一个隐藏属性[[Prototype]];

对象的隐藏属性[[Prototype]]

在JS中,每个对象obj                   ,都有这样一个隐藏属性[[Prototype]]                   ,它的值要么是null,要么是对另一个对象anotherObj的引用(不可以赋值为其他类型值)            ,这另一个对象anotherObj                   ,就叫做对象obj的原型;

通常说一个对象的原型      ,就是在说这个隐藏属性[[Prototype]]            ,也是在说它引用的那个对象                   ,毕竟二者一致;

现在来创建一个非常简单的字面量对象      ,来查看一下这个属性:

可以看到      ,对象obj没有自己的属性和方法                   ,但是它还有一个隐藏属性[[Prototype]]            ,数据类型是Object      ,说明它指向了一个对象(即原型)                   ,这个原型对象里面            ,有很多方法和一个属性;

其他的暂且不论,我们先重点看一下                   ,红框的constructor()方法和__proto__属性;

访问器属性(__proto__)

访问[[Prototype]]

从红框可以看到                   ,属性__proto__是一个访问器属性,有getter/setter特性(这个属性名前后各两个下划线);

问题是            ,它是用来访问哪个属性的?

我们来调用一下看看:

可以看到                   ,__proto__访问器属性      ,访问的正是隐藏属性[[Prototype]]            ,或者说                   ,它指向的正是原型对象;

值得一提的是      ,这是一个老式的访问原型对象的方法      ,现代编程语言建议使用Object.getPrototypeOf/setPrototypeOf来访问原型对象;

但是考虑兼容性                   ,使用__proto__也是可以的;

请注意            ,__proto__不能代表[[Prototype]]本身      ,它只是其一个访问器属性;

设置[[Prototype]]

正因为它是访问器属性                   ,也即具有getter和setter功能            ,我们现在可以控制对象的原型对象的指向了(并不建议这样做):

如上图,现在将其赋值为null                   ,好了                   ,现在obj对象没有原型了;

如上图,创建了两个对象            ,并且让obj1没有了原型                   ,让obj2的原型是obj1;

看看      ,此时obj2.name读取到obj1的属性name了            ,首先obj2在自身属性里找name没有找到                   ,于是去原型上去找      ,于是找到了obj1的name属性了      ,换句话说                   ,obj2继承了obj1的属性了;

这就是JS实现继承的方式            ,通过原型这种机制;

让我们看看下面的代码:

正常的obj2.name = Jerry的添加属性的语句      ,会成为obj2对象自己的属性                   ,而不会去覆盖原型的同名属性            ,这是再正常不过了,继承得来的东西            。只能读取                   ,不能修改(访问器属性__proto__除外);

现在的问题是                   ,为什么obj2.__proto__是undefined?上面不是刚刚赋值为obj1了吗?

原因就在于__proto__是访问器属性,我们读取它实际上是在调用对应的getter/setter方法            ,而现在obj2的原型(即obj1)并没有对应的getter/setter方法                   ,自然是undefined了;

现在综合一下      ,看下面代码:

为什么最后obj2.__proto__输出的是hello world            ,为什么__proto__成了obj2自己的属性了?

关键就在于红框的三句代码:

第一句let obj2 = {}                   ,此时obj2有原型      ,有访问器属性__proto__      ,一切正常;

第二句obj2.__proto__ = obj1                   ,这句调用__proto__的setter方法            ,将[[Prototype]]的引用指向了obj1;

这一句完成以后      ,obj2因为obj1这个原型而没有访问器属性__proto__了;

所以第三句obj2.__proto__ = hello world的__proto__已经不再是访问器属性了                   ,而是一个普通的属性名了            ,所以这句就是一个普通的添加属性的语句了;

构造器(constructor)

在隐藏属性[[Prottotype]]那里,看到其有一个constructor()方法                   ,顾名思义                   ,这就是构造器了;

类对象与函数对象

类对象

在其他编程语言比如Java中,构造方法通常是和类名同名的函数            ,里面定义了对象的一些初始化代码;

当需要一个对象时                   ,就通过new关键字去调用构造方法创建一个对象;

那在JS中      ,当我们let obj = {}去创建一个字面量对象的时候            ,发生了什么?

上面这句代码                   ,其实就是let obj = new Object()的简写      ,也是通过new关键字去调用一个和类名同名的构造方法去创建一个对象      ,在这里就是构造方法Object();

这种通过new className()调用构造方法创造的对象                   ,称为类对象;

函数对象

但是            ,再等一下      ,JS早期是没有类的概念的                   ,那个时候大家又是怎么去创建对象的呢?

想一下            ,创建对象是不是需要一个构造方法(即一个函数),本质上是不是new Function()的形式去创建对象?

对咯                   ,早期就是new Function()去创建对象的                   ,这个Function就叫做构造函数;

这种通过new Function()调用构造函数创造的对象,称为函数对象;

构造函数和普通函数又有什么区别呢?除了要求是用function关键字声明的函数            ,并且命名建议大驼峰以外                   ,几乎是没有区别的:

看      ,我们声明了一个构造函数Cat()            ,并通过new Cat()创造了一个对象tom;

打印tom发现                   ,它有一个原型      ,这个原型和字面量对象的原型不一样      ,它有一个方法一个属性;

方法是constructor()构造器                   ,指向的正是Cat()函数;

属性是另一个隐藏属性[[Prototype]]            ,暂时不去探究它是谁;

也就是说      ,函数对象的原型                   ,是由另一个原型和constructor()方法组成的对象;

我们可以用代码来验证一下            ,类对象和函数对象的原型的异同点:

如上所示,创建了一个函数对象tom和一个类对象obj;

可以看出:

函数对象的原型的方法constructor()指向构造函数本身;

函数对象的原型的隐藏属性[[Prototype]]和字面量对象(Object对象)的隐藏属性                   ,他们两的引用相同                   ,指向的是同一个对象,暂时不去探究这个对象是什么            ,就认为它是字面量对象的原型即可;

还可以看到                   ,无论是类对象      ,还是函数对象            ,其原型都有constructor()构造器;

这个构造器在创建对象的过程中                   ,具体起了什么样的作用呢?

让我们先看看函数对象tom的这个原型是怎么来的?我们之前一直都是在说对象有一个隐藏属性[[Prototype]]指向原型对象      ,究竟是哪一步      ,让这个隐藏属性指向了原型对象呢?

函数的普通属性prototype

事实上                   ,每个函数都有一个属性prototype            ,默认情况下      ,这个属性prototype是一个对象                   ,其中只含有一个方法constructor            ,而这个constructor指向函数本身(还有一个隐藏属性[[Prototype]],指向字面量对象的原型);

可以用代码佐证                   ,如下所示:

注意                   ,prototype要么是一个对象类型,要么是null            ,不可以是其他类型                   ,这听起来很像隐藏属性[[Prototype]]      ,不过prototype只是函数的一个普通属性            ,对象是没有这个属性的;

来看下这个属性的特性吧:

可以看到                   ,它不是一个访问器属性      ,只是一个普通属性      ,但是它不可配置不可枚举                   ,只能修改值;

它的value值            ,眼熟吗?正是构造函数创建的函数对象的原型啊;

它居然还有一个特性[[Prototype]]      ,不要把它和value值里面的属性[[Prototype]]弄混                   ,前者是prototype属性的特性            ,后者是prototype属性的一个隐藏属性,虽然此刻他们都指向字面量对象的原型                   ,但是前者始终指向字面量对象的原型                   ,后者则始终指向原型(而原型是会变的);

这里也不再去追究为什么它会有这样一个特性了,让我们把重点放在prototype属性本身;

new Function()的时候发生了什么

事实上            ,只有在调用new Function()作为构造函数的时候                   ,才会使用到这个prototype属性;

我们来仔细分析一下上面代码具体发生了什么:

let tom = new Cat()这句代码的执行流程如下:

先调用Cat.prototype属性的特性[[Prototype]](我们知道它指向字面量对象的原型)里面的constructor()构造器      ,创建一个字面量空对象            ,当然此时这个对象的隐藏属性[[Prototype]]也都已经存在了                   ,将这个对象分配给this指针; 然后返回this指针给tom      ,即tom引用了这个字面量空对象      ,同时this指向了tom; 然后执行构造函数Cat()本身的语句                   ,即this.name = "Tom"            ,于是tom就有了一个属性name; 然后将Cat.prototype属性值value      ,复制(注意                   ,这里是复制            ,不是赋值,这意味着这里不是传引用                   ,而是传值)给tom的隐藏属性[[Prototype]]                   ,即tom.__proto__ = Cat.prototype;

如果我们用代码去描述上面整个过程,就类似于下面这样:

// let tom = new Cat()的整个具体流程            ,类似于下面这样 let tom = {}; //创建字面量对象                   ,并赋值给变量tom tom.name = "Tom"; // 执行Cat()函数 tom.__proto__ = Cat.prototype; // 将Cat的prototype的属性值赋值给tom的隐藏属性[[Prototype]]

现在已经说清楚了new Function()发生的具体过程      ,上面代码的输出结果也佐证了我们所说的:

函数对象tom的原型正是Cat函数的属性prototype的值value            ,可以看到他们的constructor()构造器都指向Cat函数本身                   ,并且tom.name的值Tom;

然后我们修改了Cat函数的prototype的值value      ,Cat.prototype = Dog.prototype语句将其设置成了Dog函数的prototype的值value;

让我们顺着刚刚说的流程      ,看看let newTom = new Cat()的执行过程:

先创建字面量空对象; 然后赋值给newTom; 然后调用Cat()函数本身                   ,即newTom.name = "Tom"; 然后执行语句newTom.__proto__ = Cat.prototype            ,而Cat.prototype = Dog.prototype      ,所以newTom.__proto__ = Dog.prototype;

输出结果佐证了我们的执行过程                   ,函数newTom的原型正是Dog函数的属性prototype的值value            ,他们的constructor()构造器都指向了Dog函数本身,但是newTom.name的值依然是"Tom";

从上面前后两个输出结果也可以看出来                   ,最后一步的tom.__proto__ = Cat.prototype确实是复制而不是赋值                   ,否则在Cat.prototype = Dog.prototype语句之后,tom.__proto__ = Cat.prototype = Dog.prototype了            ,但是输出结果表面并没有改变;

现在我们已经明白了函数对象的原型为什么是这个样子的                   ,也明白了函数对象的constructor()构造器指向了构造函数本身;

现在让我们像下面这样      ,使用一下函数对象的constructor()构造器吧:

看上面的代码            ,我们现在已经知道let tom = new Cat()的时候都发生了什么                   ,也知道此时tom的原型的constructor()构造器指向的是Dog函数;

所以let spike = new tom.constructor()这句代码      ,当tom去自己的属性里没有找到constructor()方法的时候      ,就去原型里面去找                   ,于是找到了指向Dog函数的constructor()构造器            ,所以这句代码就等于let spike = new Dog();

通过这段代码      ,好好体会一下函数对象的构造器吧                   。

构造函数和普通函数的区别

其实从技术上来讲                   ,构造函数和普通函数没有区别;

只是默认构造函数采用大驼峰命名法            ,并通过new操作符去创建一个函数对象;

new.target

我们怎样去判断一个函数的调用是普通调用,还是new操作符调用的呢?

如上所示                   ,通过new.target                   ,可以判断该函数是被普通调用的还是通过new关键字调用的;

构造函数的返回值

构造函数从技术上说,就是一个普通函数            ,所以当然也可能有return返回值(通常构造函数于情于理都是不会有return语句的);

之前说过new Function()的时候的具体流程                   ,我们来看一下:

先创建一个字面量空对象;

将空对象赋值给tom;

执行Cat()函数      ,让tom有了属性name;

但是Cat()函数有return语句            ,返回了一个空对象{}                   ,由tom接收了      ,也就是说tom被覆盖赋值了;

所以最后tom指向的是return语句的空对象      ,而不是最开始创建的空对象;

字面量对象的原型

new Object()的时候发生了什么

我们刚刚说了new Function()创建函数对象的时候                   ,具体发生了什么            ,现在来看看创建类对象的时候      ,具体发生了什么;

以Object为例                   ,因为它是一个类            ,是JS其他所有类的祖先,这一点与Java类似;

我们先看一下Object的prototype属性吧                   ,是的                   ,类和函数一样,也有这个属性(注意            ,是类有这个属性                   ,而不是类的实例即对象有这个属性);

看上图      ,是不是很眼熟            ,这不就是字面量对象的原型吗?

是的                   ,如上图所示      ,就是它;

还记得原型链吧      ,那么这个原型对象还有原型吗?

如上所示                   ,没有了            ,指向null了      ,看样子我们已经走到了原型链的原点了                   ,为了方便            ,我们就称呼Object.prototype为原始原型吧;

看看它的特性吧:

和函数的prototype属性的特性,如出一辙                   ,但是注意                   ,它的writable属性是false了,这意味着我们再也无法对这个属性做任何操作了;

这是当然            ,它可是所有类的祖先                   ,怎么能随意更改呢;

这下我们就能明白new ClassName()的时候大概流程是什么样子了;

以let obj = {}为例(其实就是let obj = new Object()):

先调用Objecet.prototype属性的特性[[Prototype]]里面的constructor()构造器(不再继续深究这个构造器了)      ,创建一个字面量空对象            ,当然此时这个对象的隐藏属性[[Prototype]]也都已经存在了; 然后将这个对象赋值给obj                   ,即obj引用了这对象      ,同时this指针也就指向了obj; 然后执行构造方法Object()本身的语句      ,就不再进一步去研究这个构造方法了                   ,总之此时obj已经是一个有着很多内置方法的字面量对象了; 然后将Object.prototype属性值value            ,复制给obj的隐藏属性[[Prototype]]      ,即obj.__proto__ = Object.prototype;

注意                   ,其实流程不完全是上面这样子            ,与构造函数的流程还有一点点区别,主要是第三步                   ,还有一个构造器的执行                   ,这和类的继承有关系,详细的在后面new className()的时候发生了什么里面具体说明;

更改原始原型

我们刚刚说了            ,Object.prototype属性的所有特性都是false                   ,意味着我们对这个属性无法再做任何操作了;

这只是再说      ,我们不能对其本身做任何删改的操作了            ,但是它本身依然是一个对象                   ,这意味着我们可以正常的向其添加属性和方法;

如上图所示      ,我们向Object.prototype属性对象里添加了hello()方法      ,并且由obj对象通过原型调用了这个方法;

类对象的原型

我们已经了解了函数对象的原型                   ,和原始原型            ,再来看看类对象的原型;

我们把这三种放一起做个比较吧:

我们自定义了类classA      ,自定义了函数functionA                   ,并创建了类对象clsA和函数对象funcA            ,以及字面量对象;

可以看出,类对象与函数对象的原型的形式                   ,是一致的                   ,只是各自原型里的constructor()指向各自的类/函数,即红框部分不同;

而他们的原型的原型则是一致的            ,和字面量对象的原型一样                   ,都指向了原始原型      ,即绿框部分相同;

上面的输出结果佐证了这一点;

从这也可以看出来            ,其他类都是继承自原始类Object的                   ,只是原型链的长短罢了      ,最终都可以溯源到原始类Object;

很显然      ,类与构造函数                   ,很类似;

类与构造函数的区别

尽管类对象和函数对象有相似的原型            ,但是不代表类与构造函数就完全一样了      ,他们之间的区别还是很大的:

类型不同                   ,定义形式不同

类名后不需要括号            ,构造函数名后需要加括号;

类的方法声明形式和构造函数的方法不一样;

打印类和构造函数,类前的类型是class                   ,构造函数前的类型是f                   ,即function;

注意,不能使用typeof操作符            ,它会认为类和构造函数都是function

prototype不一样

如上所示                   ,类的方法      ,会成为prototype的方法            ,但是构造函数的方法不会成为prototype的方法;

也即构造函数的prototype始终由constructor()和原始原型组成                   ,函数对象无法通过原型去调用在构造函数里定义的方法;

函数对象如果想要调用method1()方法      ,就不能写成let method1 = function(){}      ,而是this.method1 = function(){}                   ,将其变为函数对象自己的方法;

prototype的特性不一样

类的prototype是不可写的            ,但是构造函数的prototype是可写的;

方法的特性不一样

由于函数对象不能通过原型继承方法      ,这里只展示类的方法的特性                   ,如上所示            ,类的方法,是不可枚举的                   ,也即不会被for-in语法遍历到;

模式不同

由于类是后来才有的概念                   ,所以类总是使用严格模式,即不需要显示使用use strict            ,类总是在严格模式下执行;

而构造函数则不同                   ,默认是普通模式      ,需要显示使用use strict才会在严格模式下执行;

[[IsClassConstructor]]

类有隐藏属性[[IsClassConstructor]]            ,其值为true;

这要求必须使用new关键字去调用它                   ,像普通函数一样调用会出错:

但是很显然      ,构造函数本身就是一个函数      ,是可以像普通函数一样去调用的;

构造器constructor

由于函数对象不能通过原型继承方法                   ,所以无法自定义构造器;

但是类对象可以继承啊            ,所以可以自定义构造器并在new的时候调用;

从图上可以看出      ,我们是无法去自定义构造函数的构造器的                   ,它依然还是按照我们所说的流程去创建函数对象的;

我们现在看看            ,类自定义构造器,是怎么按照我们的流程去创建类对象的:

先调用classA.prototype的特性[[Prototype]]里的构造器去创建一个字面量空对象;

将空对象赋值给变量clsA;

然后执行构造方法classA()本身的语句;

首先添加了属性outterName;

然后又遇到了constructor()方法(注意该构造器与classA.prototype.constructor不是同一个东西)                   ,于是又执行了这个构造器的语句                   ,添加了属性innerName;

由此我们可以得出,类在创建类对象的时候            ,流程依然是我们所述的流程;

但是在遇到类里面的同名方法constructor()时候                   ,不会将其作为原型方法      ,而是会立即运行该构造器;

另外            ,像outterName这样的属性                   ,不会成为prototype的属性      ,也就是说      ,类只有定义的方法(除了constructor构造器)会进入prototype的属性                   ,成为原型被继承;

new className()的时候发生了什么

上面刚刚描述了类自定义构造器之后            ,创建对象是一个什么样的流程;

现在来仔细理解一下类的构造器      ,事实上                   ,如果我们不显式自定义构造器            ,类也会默认提供一个下面这样的构造器:

constructor() { super(); }

这里的super()实际上就是在调用其父类的构造方法(注意不是指父类的构造器constructor(),而是指父类自身);

用代码来验证一下吧:

我们先来看一下let c = new classC()的时候                   ,具体流程是什么样的吧:

首先调用classC.prototype属性的特性[[Prototype]](它总是指向原始原型)                   ,创建一个字面量空对象; 然后将其赋值给变量c; 然后执行构造方法classC()的语句,通常会有添加对象的属性和方法的语句            ,这里没有; 接着查看是否显式声明了constructor()构造器(如果没有就提供一个默认的构造器)                   ,这里有      ,于是立即执行这个构造器; 首先是super()            ,实际上就是执行构造函数classA()的语句                   ,于是添加了属性nameA; 然后是this.nameB = C      ,于是添加了属性nameC; 最后      ,将classC.prototype的value值                   ,复制给c的隐藏属性[[Prototype]]            ,即c.__proto__ = classC.prototype;

整个完整流程如上所示;

现在来试着对着流程看看let b = new classB()吧:

首先创建字面量空对象; 赋值给变量b; 执行classB()的语句      ,添加了属性nameB; 没有构造器                   ,提供默认的构造器            ,执行super()即执行classA()的语句,于是添加了属性nameA; 最后                   ,复制b的原型为classB.prototype的value值;

输出结果也验证了我们所说的;

操作原型的现代方法

之前已经说过                   ,通过__proto__属性去操作原型的方法,是历史的过时的方法            ,实际上并不推荐;

现代JS有以下方法                   ,供我们去操作原型:

Object.getPrototypeOf(obj)

此方法      ,返回对象obj的隐藏属性[[Prototype]];

Object.setPrototypeOf(obj, proto)

此方法            ,将对象obj的隐藏属性[[Prototype]]指向新的对象proto;

Object.create(proto, descriptors)

此方法                   ,创建一个空对象      ,并将其隐藏属性[[Prototype]]指向proto;

同时      ,可选参数descriptors可以给空对象添加属性                   ,如下所示:

原型链与继承

现在应该已经理解了原型是一个什么样的概念            ,以及如何去访问原型;

正如继承有儿子继承父亲      ,父亲继承爷爷一样                   ,有这样一个往上溯源的关系            ,原型也可以这样往上溯源,这就是原型链的概念;

用代码去理解一下吧:

我们定义了三个对象A/B/C                   ,并且设置C的原型是B                   ,B的原型是A;

读取C.nameA的时候,首先在C自己的属性里去找            ,没有找到;

于是去原型B的属性里去找                   ,没有找到;

再去B的原型A的属性里去找      ,找到并输出;

可以看C展开的一层层结构            ,可以很清晰的看到原型链的存在;

由此也可以看出                   ,JS是单继承的      ,同Java一致;

但是正常的继承      ,肯定不是这样手动去设置对象的原型的                   ,而是自动去设置的;

在JS中            ,继承的关键字也是extends      ,也是描述类的父子关系的;

上面代码                   ,classC继承classB            ,而classB继承classA;

所以classC的对象,继承了他们的属性                   ,便有了三个属性nameA/nameB/nameC                   ,这也说明,属性是不放在原型里的            ,而是会在创建对象的时候                   ,直接成为classC的属性;

classC的原型      ,有一个属性一个方法            ,方法是constructor()构造器指向自己                   ,属性是另一个原型;

注意      ,打印出来的原型后面标注的classX      ,原型指的是对象                   ,不是类            ,所以classC的原型不是指classB这个类本身      ,而是指其来源于classB;

紫色框:对象c的原型                   ,即c.__proto__ == classC.prototype;

橘色框:classB.prototype            ,即对象c的原型的原型c.__proto__.__proto__ == classB.prototype;

绿色框:classA.prototype,即对象c的原型的原型的原型c.__proto__.__proto__.__proto__ == classA.prototype;

红色框:Object.prototype                   ,也即原始原型c.__proto__.__proto__.__proto__.__proto__ == Object.prototype;

这是一条完整的原型链                   ,从中也能看出继承是什么样的一个形式;

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