从本质认识js的原型继承和类继承_前端开发者

前端开发者丨JavaScript
从本质认识JavaScript的原型继承和类继承JavaScript发展到今天, 和其他语言不一样的一个特点是, 有各种各样的“ 继承方式”, 或者稍微准确一点的说法, 叫做有各种各样的基于prototype的模拟类继承实现方式。 在ES6之前, JavaScript没有类继承的概念, 因此使用者为了代码复用的目的, 只能参考其他语言的“ 继承”, 然后用prototype来模拟出对应的实现, 于是有了各种继承方式, 比如《 JavaScript高级程序设计》 上说的 原型链, 借用构造函数, 组合继承, 原型式继承, 寄生式继承, 寄生组合式继承 等等那么多继承方式, 让第一次接触这一块的小伙伴们内心有点崩溃。 然而, 之所以有那么多继承方式, 其实还是因为“ 模拟” 二字, 因为我们在说继承的时候不是在研究prototype本身, 而是在用prototype和js特性来模拟别的语言的类继承。 我们现在抛开这些种类繁多的继承方式, 来看一下prototype的本质和我们为什么要模拟类继承。 原型继承“ 原型” 这个词本身源自心理学, 指神话、 宗教、 梦境、 幻想、 文学中不断重复出现的意象, 它源自民族记忆和原始经验的集体潜意识。 所以, 原型是一种抽象, 代表事物表象之下的联系, 用简单的话来说, 就是原型描述事物与事物之间的相似性.想象一个小孩子如何认知这个世界: 当小孩子没见过老虎的时候, 大人可能会教他, 老虎啊, 就像是一只大猫。 如果这个孩子碰巧常常和邻居家的猫咪玩耍, 那么她不用去动物园见到真实的老虎, 就能想象出老虎大概是长什么样子。 这个故事有个更简单的表达, 叫做“ 照猫画虎”。 如果我们用JavaScript的原型来描述它, 就是:
function Tiger() { …
}
Tiger.prototype = new Cat();
老虎的原型是一只猫 1 2 3 4 5
function Tiger() { …
}
Tiger.prototype = new Cat();
老虎的原型是一只猫很显然,“ 照猫画虎”( 或者反过来“ 照虎画猫”, 也可以, 取决孩子于先认识老虎还是先认识猫) 是一种认知模式, 它让人类儿童不需要在脑海里重新完全构建一只老虎的全部信息, 而可以通过她熟悉的猫咪的“ 复用” 得到老虎的大部分信息, 接下来她只需要去到动物园, 去观察老虎和猫咪的不同部分, 就可以正确认知什么是老虎了。 这段话用JavaScript可以描述如下:
function Cat() {}
小猫喵喵叫 Cat.prototype.say = function () {
return”喵”;
}
小猫会爬树 Cat.prototype.climb = function () {
return”我会爬树”;
}
function Tiger() {}
Tiger.prototype = new Cat();
老虎的叫声和小猫不同, 但老虎也会爬树 Tiger.prototype.say = function () {
return”嗷”;
}
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function Cat() {}
小猫喵喵叫 Cat.prototype.say = function () {
return”喵”;
}
小猫会爬树 Cat.prototype.climb = function () {
return”我会爬树”;
}
function Tiger() {}
Tiger.prototype = new Cat();
老虎的叫声和小猫不同, 但老虎也会爬树 Tiger.prototype.say = function () {
return”嗷”;
}
所以, 原型可以通过描述两个事物之间的相似关系来复用代码, 我们可以把这种复用代码的模式称为原型继承。 类继承几年之后, 当时的小孩子长大了, 随着她的知识结构不断丰富, 她认识世界的方式也发生了一些变化, 她学会了太多的动物, 有喵喵叫的猫, 百兽之王狮子, 优雅的丛林之王老虎, 还有豺狼、 大象等等。 这时候, 单纯的相似性的认知方式已经很少被使用在如此丰富的知识内容里, 更加严谨的认知方式—— 分类, 开始被更频繁使用。 这时候当年的小孩会说, 猫和狗都是动物, 如果她碰巧学习的是专业的生物学, 她可能还会说猫和狗都是脊索门哺乳纲, 于是, 相似性被“ 类” 这一种更高程度的抽象表达取代, 我们用JavaScript来描述: class Animal {
eat(){}
say(){}
climb(){}…
}
class Cat extends Animal {
say(){
return”喵”
}
}
class Dog extends Animal {
say(){
return”汪”
}
}
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 class Animal {
eat(){}
say(){}
climb(){}…
}
class Cat extends Animal {
say(){
return”喵”
}
}
class Dog extends Animal {
say(){
return”汪”
}
}
原型继承和类继承所以, 原型继承和类继承是两种认知模式, 本质上都是为了抽象( 复用代码)。 相对于类, 原型更初级且更灵活。 因此当一个系统内没有太多关联的事物的时候, 用原型明显比用类更灵活便捷。 原型继承的便捷性表现在系统中对象较少的时候, 原型继承不需要构造额外的抽象类和接口就可以实现复用。( 如系统里只有猫和狗两种动物的话, 没必要再为它们构造一个抽象的“ 动物类”) 原型继承的灵活性还表现在复用模式更加灵活。 由于原型和类的模式不一样, 所以对复用的判断标准也就不一样, 例如把一个红色皮球当做一个太阳的原型, 当然是可以的( 反过来也行), 但显然不能将“ 恒星类” 当做太阳和红球的公共父类( 倒是可以用“ 球体” 这个类作为它们的公共父类)。 既然原型本质上是一种认知模式可以用来复用代码, 那我们为什么还要模拟“ 类继承” 呢? 在这里面我们就得看看原型继承有什么问题—— 原型继承的问题由于我们刚才前面举例的猫和老虎的构造器没有参数, 因此大家很可能没发现问题, 现在我们试验一个有参数构造器的原型继承:
function Vector2D(x, y) {
this.x =x;
this.y =y;
}
Vector2D.prototype.length = function () {
returnMath.sqrt(this.x *this.x +this.y *this.y);
}
function Vector3D(x, y, z) {
Vector2D.call(this,x,y);
this.z =z;
}
Vector3D.prototype = new Vector2D();
Vector3D.prototype.length = function () {
returnMath.sqrt(this.x *this.x +this.y *this.y +this.z *this.z);
}
var p = new Vector3D(1, 2, 3);
console.log(p.x, p.y, p.z, p.length(), p instanceof Vector2D);
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function Vector2D(x, y) {
this.x =x;
this.y =y;
}
Vector2D.prototype.length = function () {
returnMath.sqrt(this.x *this.x +this.y *this.y);
}
function Vector3D(x, y, z) {
Vector2D.call(this,x,y);
this.z =z;
}
Vector3D.prototype = new Vector2D();
Vector3D.prototype.length = function () {
returnMath.sqrt(this.x *this.x +this.y *this.y +this.z *this.z);
}
var p = new Vector3D(1, 2, 3);
console.log(p.x, p.y, p.z, p.length(), p instanceof Vector2D);
上面这段代码里面我们看到我们用 Vector2D 的实例作为 Vector3D 的原型, 在 Vector3D 的构造器里面我们还可以调用 Vector2D 的构造器来初始化 x、 y。 但是, 如果认真研究上面的代码, 会发现一个小问题, 在中间描述原型继承的时候: Vector3D.prototype = new Vector2D();
1 Vector3D.prototype = new Vector2D();
我们其实无参数地调用了一次 Vector2D 的构造器! 这一次调用是不必要的, 而且, 因为我们的 Vector2D 的构造器足够简单并且没有副作用, 所以我们这次无谓的调用除了稍稍消耗了性能之外, 并不会带来太严重的问题。 但在实际项目中, 我们有些组件的构造器比较复杂, 或者操作DOM, 那么这种情况下无谓多调用一次构造器, 显然是有可能造成严重问题的。 于是, 我们得想办法克服这一次多余的构造器调用, 而显然, 我们发现我们可以不必要这一次多余的调用:
function createObjWithoutConstructor(Class) {
functionT(){};
T.prototype =Class.prototype;
returnnewT();
}
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function createObjWithoutConstructor(Class) {
functionT(){};
T.prototype =Class.prototype;
returnnewT();
}
上面的代码中, 我们通过创建一个空的构造器T, 引用父类Class的prototype, 然后返回new T(), 来巧妙地避开Class构造器的执行。 这样, 我们确实可以绕开父类构造器的调用, 并将它的调用时机延迟到子类实例化的时候( 本来也应该这样才合理)。
function Vector2D(x, y) {
this.x =x;
this.y =y;
}
Vector2D.prototype.length = function () {
returnMath.sqrt(this.x *this.x +this.y *this.y);
}
function Vector3D(x, y, z) {
Vector2D.call(this,x,y);
this.z =z;
}
Vector3D.prototype = createObjWithoutConstructor(Vector2D);
Vector3D.prototype.length = function () {
returnMath.sqrt(this.x *this.x +this.y *this.y +this.z *this.z);
}
var p = new Vector3D(1, 2, 3);
console.log(p.x, p.y, p.z, p.length(), p instanceof Vector2D);
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function Vector2D(x, y) {
this.x =x;
this.y =y;
}
Vector2D.prototype.length = function () {
returnMath.sqrt(this.x *this.x +this.y *this.y);
}
function Vector3D(x, y, z) {
Vector2D.call(this,x,y);
this.z =z;
}
Vector3D.prototype = createObjWithoutConstructor(Vector2D);
Vector3D.prototype.length = function () {
returnMath.sqrt(this.x *this.x +this.y *this.y +this.z *this.z);
}
var p = new Vector3D(1, 2, 3);
console.log(p.x, p.y, p.z, p.length(), p instanceof Vector2D);
这样, 我们解决了父类构造器延迟构造的问题之后, 原型继承就比较适用了, 并且这样简单处理之后, 使用起来还不会影响 instanceof 返回值的正确性, 这是与其他模拟方式相比最大的好处。 模拟类继承最后, 我们利用这个原理还可以实现比较完美的类继承:(function (global) {
“use strict”
Function.prototype.extend=function(props){
varSuper=this;
父类构造函数父类原型
varTmpCls=function(){}
TmpCls.prototype =Super.prototype;
varsuperProto=newTmpCls();
父类构造器wrapper
var_super=function(){
returnSuper.apply(this,arguments);
}
varCls=function(){
if (props.constructor) {
执行构造函数props.constructor.apply(this,arguments);
}
绑定this._super的方法
for (variinSuper.prototype) {
_super[i] =Super.prototype[i].bind(this);
}
}
Cls.prototype =superProto;
Cls.prototype._super=_super;
复制属性
for (variinprops) {
if (i!==”constructor”) {
Cls.prototype[i] =props[i];
}
}
returnCls;
}
functionAnimal(name){
this.name =name;
}
Animal.prototype.sayName=function(){
console.log(“My name is “+this.name);
}
varProgrammer=Animal.extend({
constructor:function(name){
this._super(name);
},
sayName:function(){
this._super.sayName(name);
},
program:function(){
console.log(“I”
mcoding…”); } }); 测试我们的类 var animal = new Animal(“
dummy”), akira = new Programmer(“
akira”); animal.sayName();输出 ‘My name is dummy’ akira.sayName();输出 ‘My name is akira’ akira.program();输出 ‘I”
mcoding…’
})(this);1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68(function (global) {
“use strict”
Function.prototype.extend=function(props){
varSuper=this;
父类构造函数父类原型
varTmpCls=function(){}
TmpCls.prototype =Super.prototype;
varsuperProto=newTmpCls();
父类构造器wrapper
var_super=function(){
returnSuper.apply(this,arguments);
}
varCls=function(){
if (props.constructor) {
执行构造函数props.constructor.apply(this,arguments);
}
绑定this._super的方法
for (variinSuper.prototype) {
_super[i] =Super.prototype[i].bind(this);
}
}
Cls.prototype =superProto;
Cls.prototype._super=_super;
复制属性
for (variinprops) {
if (i!==”constructor”) {
Cls.prototype[i] =props[i];
}
}
returnCls;
}
functionAnimal(name){
this.name =name;
}
Animal.prototype.sayName=function(){
console.log(“My name is “+this.name);
}
varProgrammer=Animal.extend({
constructor:function(name){
this._super(name);
},
sayName:function(){
this._super.sayName(name);
},
program:function(){
console.log(“I”
mcoding…” ) ; } } ) ; 测试我们的类 var animal = new Animal ( “
dummy” ) , akira = new Programmer ( “
akira” ) ; animal . sayName ( ) ; 输出 ‘My name is dummy’ akira . sayName ( ) ; 输出 ‘My name is akira’ akira . program ( ) ; 输出 ‘I”
mcoding…’
})(this);可以比较一下ES6的类继承:(function (global) {
“use strict”
类的定义classAnimal{
ES6中新型构造器constructor(name){
this.name =name;
}
实例方法sayName(){
console.log(“My name is “+this.name);
}
}
类的继承classProgrammerextendsAnimal{
constructor(name){
直接调用父类构造器进行初始化super(name);
}
sayName(){
super.sayName();
}
program(){
console.log(“I”
mcoding…”); } } 测试我们的类 var animal = new Animal(“
dummy”), akira = new Programmer(“
akira”); animal.sayName();输出 ‘My name is dummy’ akira.sayName();输出 ‘My name is akira’ akira.program();输出 ‘I”
mcoding…’
})(this);
1234567891011121314151617181920212223242526272829303132333435(function(global){
“use strict”
类的定义classAnimal{
ES6中新型构造器constructor(name){
this.name =name;
}
实例方法sayName(){
console.log(“My name is “+this.name);
}
}
类的继承classProgrammerextendsAnimal{
constructor(name){
直接调用父类构造器进行初始化super(name);
}
sayName(){
super.sayName();
}
program(){
console.log(“I”
mcoding…” ) ; } } 测试我们的类 var animal = new Animal ( “
dummy” ) , akira = new Programmer ( “
akira” ) ; animal . sayName ( ) ; 输出 ‘My name is dummy’ akira . sayName ( ) ; 输出 ‘My name is akira’ akira . program ( ) ; 输出 ‘I”
mcoding…’
})(this);
总结原型继承和类继承是两种不同的认知模式, 原型继承在对象不是很多的简单应用模型里比类继承更加灵活方便。 然而JavaScript的原型继承在语法上有一个构造器额外调用的问题, 我们只要通过createObjWithoutConstructor来延迟构造器的调用, 就能解决这个问题。
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