【机制】JavaScript的原型、原型链、继承

1.原型和原型链的概念

js在创建一个对象时，比如叫 obj，都会给他偷偷的加上一个引用，这个引用指向的是一个对象，比如叫 yuanxing，

这个对象可以给引用它的对象提供属性共享，比如：yuanxing上有个属性name,可以被 obj.name访问到，

这个可以提供属性共享的对象，就称为前面对象的原型

而原型本身也是一个对象，所以它也会有一个自己的原型，这一层一层的延续下去，直到最后指向 null，这就形成的 原型链

那js的这一种是原型机制是怎么实现的呢？

2.原型的实现

我们先从一个例子来看：

//code-01

let obj = new Object({name:'xiaomin'})

console.log(obj.name)

console.log(obj.toString())

// xiaomin

// [object Object]

我们首先创建了一个对象obj，它有一个属性name

属性name是我们创建的，但是在创建obj的时候，并没有给它创建toString属性，为什么obj.toString()可以访问的到呢？

prototype 属性

我们先来看一下Object.prototype属性

我们发现这里有toString属性，所以其实Object.prototype就是obj的原型，按照原型的概念，它能够为obj提供属性共享

所以当obj.toString()的时候，先在obj的属性里找，没找到，就在obj的原型Object.prototype的属性上找，可以找到，所以调用成功

proto 属性

那么obj是怎么找到原型的呢？我们打印obj属性看一下：

我们发现obj除了我们创建的name以外，还有一个__proto__属性，它的值是一个对象，那么它等于什么呢？

我们发现obj.__proto__指向的就是Object.prototype

到此为止，我们可以简单总结一下js语言实现原型的基本机制了

在创建一个对象obj时，会给它加上一个__proto__属性
__proto__属性指向obj的构造函数的prototype对象
当访问obj的某个属性时，会先在它自己的属性上找，如果没找到，就在它的原型(其实就是__proto__指向的对象)的属性上找

构造函数

这个有一个构造函数的概念，其实构造函数也就是普通函数，当这个函数被用来 new一个新对象时，它就被称为新对象的 构造函数

就上面的例子而言，Objec就是obj的构造函数,

这里要区别一下Object和object的区别，前者是一个js内置的一个函数，后者是js的基本数据类型（number,string,function,object,undefined）

3.new 实际上做了什么

上面有说到new关键字，那么在它实际上做了什么呢？

上面代码code-01使用系统内置的函数Object来创建对象的，那么我们现在用自己创建的函数来创建一个新对象看看：

//code-02

function human(name){

  this.name = name

}

human.prototype.say = function(){

  alert('我叫'+this.name)

}

let xiaomin = new human('xiaoming')

console.log(xiaomin.name)

xiaomin.say()

这里的human就是新对象xiaoming的构造函数

我们把新创建的对象xiaoming打印出来看看：

我们看到xiaoming有一个属性name,并且xiaoming.__proto__完全等于构造函数的human.prototype,这就是它的原型

从这里我们可以总结一下new的基本功能：

把构造函数的this指向新创建的对象xiaoming
为新对象创建原型，其实就是把新对象的__proto__指向构造函数的prototype

手写new

上面我们了解了new具体做了什么事情，那么它是怎么实现这些功能的呢？下面我们手写一个函数myNew来模拟一下new的效果：

//code-03

    function human(name, age) {

      this.name = name;

      this.age = age;

    }

    human.prototype.say = function () {

      console.log("my name is " + this.name);

    };

    xiaoming = myNew(human, "xiaoming", 27);

    function myNew() {

      let obj = new Object();

      //取出函数的第一个参数,其实就是 human函数

      let argArr = Array.from(arguments);

      const constructor = argArr.shift();

      // 指定原型

      obj.__proto__ = constructor.prototype;

      //改变函数执行环境

      constructor.apply(obj, argArr);

      return obj;

    }

    xiaoming.say();

我们先把新对象xiaoming打印出来看一下：

我们发现这和上面的代码code-02的效果是一样的

上面代码code-03里面如果对apply的作用不太熟悉的，可以另外了解一下，其实也很简单，意思就是：在obj的环境下，执行constructor函数，argArr是函数执行时的参数，也就是指定了函数的this

4.继承的实现

其实就上面的内容，就可以对js的原型机制有个基本的了解，但是一般面试的时候，如果有问到原型，接下来就会问能不能实现 继承的功能，所以我们来手写一下原型的继承，其实所用到的知识点都是上面有提到的

继承的概念

我们先来说下继承的概念：

继承其实就是一个构造函数（子类）可以使用另一个构造函数（父类）的属性和方法，这里有几点注意的：

继承是构造函数对另一个构造函数而言
需要实现属性的继承，即 this的转换
需要实现方法的继承，一般就是指 原型链的构建

继承的实现

基于上面的3点要素，我们先直接来看代码:

// code-04

   // 父级 函数

    function human(name) {

      this.name = name;

    }

    human.prototype.sayName = function () {

      console.log("我的名字是：", this.name);

    };

    // 子级 函数

    function user(args) {

      this.age = args.age;

      //1.私有属性的继承

      human.call(this, args.name);

      //2.原型的继承

      Object.setPrototypeOf(user.prototype, human.prototype); //原型继承-方法1

      // user.prototype.__proto__ = human.prototype; // 原型继承-方法2

    }

    // 因为重新赋值了prototype，所以放置 user 外部

    // user.prototype = new human();//原型继承-方法3

    // user.prototype = Object.create(human.prototype);//原型继承-方法4

    user.prototype.sayAge = function () {

      console.log("我的年龄是：", this.age);

    };

    let person = new human("人类");

    let xiaoming = new user({ name: "xiaoming", age: 27 });

    console.log("----父类-----");

    console.log(person);

    person.sayName();

    console.log("----子类-----");

    console.log(xiaoming);

    xiaoming.sayName();

    xiaoming.sayAge();

我们先来看下打印的结果：

从打印结果，我们可以看到xiaoming拥有person的属性和方法（name,sayName）,又有自己私有的属性方法(age,sayAge),这是因为构造函数user实现了对human的继承。

其实实现的方法无非也就是我们前面有说到的作用域的改变和原型链的构造，其中作用域的改变（this指向的改变）主要是两个方法：call和apply，原型链的构造原理只有一个,就是对象的原型等于其构造函数的prototype属性，但是实现方法有多种，代码code-04中有列出4种。

从上面的例子来看原型链的指向是：xiaoming->user.prototype->human.prototype

5.class和extends

我们可能有看到一些代码直接用 class 和 extends关键字来实现类和继承，其实这是ES6的语法，其实是一种语法糖，本质上的原理也是相同的。我们先来看看基本用法：

用法

//code-05

   class human {

      //1.必须要有构造函数

      constructor(name) {

        this.name = name;

      }//2.不能有逗号`,`

      sayName() {

        console.log("sayName:", this.name);

      }

    }

    class user extends human {

      constructor(params) {

        //3.子类必须用`super`,调用父类的构造函数

        super(params.name);

        this.age = params.age;

      }

      sayAge() {

        console.log("sayAge:", this.age);

      }

    }

    let person = new human("人类");

    let xiaoming = new user({ name: "xiaoming", age: 27 });

    console.log("----<human> person-----");

    console.log(person);

    person.sayName();

    console.log("----<user> xiaoming-----");

    console.log(xiaoming);

    xiaoming.sayName();

    xiaoming.sayAge();

执行结果：

我们看到执行的结果和上面的代码code-04是一样的，但是代码明显清晰了很多。几个注意的地方：

class类中必须要有构造函数constructor,
class类中的函数不能用 ,分开
如果要继承父类的话，在子类的构造函数中，必须先执行 super来调用的父类的构造函数

相同

上面有说class的写法其实原理上和上面是一样的，我们来验证一下

首先看看user和human是什么类型

这里看出来了，所以虽然被class修饰，本质上还是函数，和代码code-04中的user,human函数是一样的
再来看看prototype属性

这里看出来sayName,sayAge都是定义在human.prototype和user.prototype上，和代码code-04中也是一样的
我们再来看看原型链

这与代码code-04中的原型链的指向也是一样：xiaoming->user.prototype->human.prototype

差异

看完相同点，现在我们来看看不同点：

首先写法上的不同
class声明的函数，必须要用new调用
class内部的成员函数没有prototype属性，不可以用new调用
class 内的代码自动是严格模式

class声明不存在变量提升，这一点和 let一样,比如：

//code-06

console.log(name_var);

var name_var = "xiaoming";

//undefined,不会报错，var声明存在变量提升

console.log(name_let);

let name_let = "xiaoming";

// Uncaught ReferenceError: Cannot access 'name_let' before initialization

//报错，let声明不存在变量提升

new user();

class user {}

// Uncaught ReferenceError: Cannot access 'user' before initialization

//报错，class声明不存在变量提升

class内的方法都是不可枚举的，比如:

  //code-07

  class human_class {

  constructor(name) {

    this.name = name;

  }

  sayName() {

    console.log("sayName:", this.name);

  }

}

function human_fun(name) {

  this.name = name;

}

human_fun.prototype.sayName = function () {

  console.log("sayName:", this.name);

};

console.log("----------human_class-----------");

console.log("prototype属性", human_class.prototype);

console.log("prototype 枚举", Object.keys(human_class.prototype));

console.log("----------human_fun-----------");

console.log("prototype属性", human_fun.prototype);

console.log("prototype 枚举", Object.keys(human_fun.prototype));

运行结果：

6.总结

简单总结一下：

每个对象在创建的时候，会被赋予一个__proto__属性，它指向创建这个对象的构造函数的prototype,而prototype本身也是对象，所以也有自己的__proto__,这就形成了原型链，最终的指向是 Object.prototype.__proto__ == null
可以通过new,Object.create(),Object.setPrototypeOf(),直接赋值__proto__等方法为一个对象指定原型
new操作符实际做的工作是：创建一个对象，把这个对象作为构造函数的this环境，并把这个对象的原型（proto）指向构造函数的prototype,最后返回这个对象
继承主要实现的功能是：this指向的绑定，原型链的构建
ES6的语法class，extends可以提供更为清晰简洁的写法，但是本质上的原理大致相同