深入学习JavaScript中的原型prototype

javascript 是一种 prototype based programming 的语言, 而与我们通常的 class based programming 有很大 的区别,我列举重要的几点如下:

1.函数是first class object, 也就是说函数与对象具有相同的语言地位
2.没有类,只有对象
3.函数也是一种对象,所谓的函数对象
4.对象是按 引用 来传递的
那么这种 prototype based programming 的语言如何实现继承呢(OO的一大基本要素), 这也便是 prototype 的由来.

看下面的代码片断:

function foo(a, b, c)
{
return a*b*c;
}
alert(foo.length);
alert(typeof foo.constructor);
alert(typeof foo.call);
alert(typeof foo.apply);
alert(typeof foo.prototype);

对于上面的代码,用浏览器运行后你会发现:

1.length: 提供的是函数的参数个数
2.prototype: 是一个object
3.其它三个都是function
而对于任何一个函数的声明,它都将会具有上面所述的5个property(方法或者属性).

下面我们主要看下prototype.

// prototype
function Person(name, gender)
{
this.name = name;
this.gender = gender;
this.whoAreYou = function(){//这个也是所谓的closure, 内部函数可以访问外部函数的变量
var res = "I'm " + this.name + " and I'm a " + this.gender +".";
return res;
};
}
// 那么在由Person创建的对象便具有了下面的几个属性
Person.prototype.age = 24;
Person.prototype.getAge = function(){
return this.age;
};
flag = true;
if (flag)
{
var fun = new Person("Tower", "male");
alert(fun.name);
alert(fun.gender);
alert(fun.whoAreYou());
alert(fun.getAge());
}
Person.prototype.salary = 10000;
Person.prototype.getSalary = function(){
return this.name + " can earn about " + this.salary + "RMB each month." ;
};
// 下面就是最神奇的地方, 我们改变了Person的prototype,而这个改变是在创建fun之后
// 而这个改变使得fun也具有了相同的属性和方法
// 继承的意味即此
if (flag)
{
alert(fun.getSalary());
alert(fun.constructor.prototype.age);//而这个相当于你直接调用 Person.prototype.age
alert(Person.prototype.age);
}

从上面的示例中我们可以发现,对于prototype的方法或者属性,我们可以 动态地 增加, 而由其创建的 对象自动会 继承 相关的方法和属性.

另外,每个对象都有一个 constructor 属性,用于指向创建其的函数对象,如上例中的 fun.constructor 指向的 就是 Person.

那么一个疑问就自然产生了, 函数对象中自身声明的方法和属性与prototype声明的对象有什么差别?

有下面几个差别:

1.自身声明的方法和属性是 静态的, 也就是说你在声明后,试图再去增加新的方法或者修改已有的方法,并不会 对由其创建的对象产生影响, 也即 继承 失败
2.而prototype可以动态地增加新的方法或者修改已有的方法, 从而是 动态的 ,一旦 父函数对象 声明了相关 的prototype属性,由其创建的对象会 自动继承 这些prototype的属性.
继续上面的例子:

flag = true;
// 函数内部声明的方法是静态的,无法传递的
Person.school = "ISCAS";
Person.whoAreYou = function(){
return "zhutao";
};//动态更改声明期的方法,并不会影响由其创建的对象的方法, 即所谓的 静态
if (flag)
{
alert(Person.school);
alert(fun.school);//输出的是 "undefined"
alert(Person.whoAreYou()); //输出 zhutao
alert(fun.whoAreYou()); // I'm Tower and I'm a male.
}
Person.prototype.getSalary = function(){
return "I can earn 1000000 USD";
};
if (flag)
{
alert(fun.getSalary());//已经继承了改变, 即所谓的 动态
}

既然有函数对象本身的属性, 也有prototype的属性, 那么是由其创建的对象是如何搜索相应的属性的呢?

基本是按照下面的流程和顺序来进行.

1.先去搜索函数对象本身的属性,如果找到立即执行
2.如果1没有找到,则会去搜索prototype属性,有2种结果,找到则直接执行,否则继续搜索 父对象 的 父对象 的prototype, 直至找到,或者到达 prototype chain 的结尾(结尾会是Object对象)
上面也回答如果函数对象本身的属性与prototype属性相同(重名)时的解决方式, 函数本身的对象 优先 .

prototype 的典型示例

用过 jQuery 或者 Prototype 库的朋友可能知道，这些库中通常都会有 trim 这个方法。

示例：

String.prototype.trim = function() {
 return this.replace(/^\s+|\s+$/g, '');
};

trim 用法：

' foo bar '.trim(); // 'foo bar'

但是这样做又有一个缺点，因为比较新版本的浏览器中的 JavaScript 引擎在 String 对象中本身就提供了 trim 方法， 那么我们自己定义的 trim 就会覆写它自带的 trim。其实，我们在定义 trim 方法之前，可以做个简单的检测，看是否需要自己添加这个方法：

if(!String.prototype.trim) {
 String.prototype.trim = function() {
 return this.replace(/^\s+|\s+$/g, '');
 };
}

原型链

JavaScript 中定义或实例化任何一个对象的时候，它都会被附加一个名为 __proto__ 的隐藏属性，原型链正是依靠这个属性才得以形成。但是千万别直接访问 __proto__ 属性，因为有些浏览器并不支持直接访问它。另外 __proto__ 和 对象的 prototype 属性也不是一回事，它们各自有各自的用途。

怎么理解呢？其实，当我们创建 myObject 函数时，实际上是创建了一个 Function 类型的对象：

console.log(typeof myObject); // function

这里要说明一下，Function 是 JavaScript 中预定义的一个对象，所以它也有自己预定义的属性（如 length 和 arguments）和方法（如 call 和 apply），当然也有 __proto__，以此实现原型链。也就是说，JavaScript 引擎内可能有类似如下的代码片段：

Function.prototype = {
 arguments: null,
 length: 0,
 call: function() {
 // secret code
 },
 apply: function(){
 // secret code
 },
 ...
};

事实上，JavaScript 引擎代码不可能这样简单，这里只是描述一下原型链是如何工作的。

我们定义了一个函数 myObject，它还有一个参数 name，但是并没有给它任何其它属性，例如 length 或者其它方法，如 call。那么下面这段代码为啥能正常执行呢？

console.log(myObject.length); // 结果：1，是参数的个数

这是因为我们定义 myObject 时，同时也给它定义了一个 __proto__ 属性，并赋值为 Function.prototype（参考前面的代码片段），所以我们能够像访问其它属性一样访问 myObject.length，即使我们并没有定义这个属性，因为它会顺着 __proto__ 原型链往上去找 length，最终在 Function 里面找到了。

那为什么找到的 length 属性的值是 1，而不是 0 呢，是什么时候给它赋值的呢？由于 myObject 是 Function 的一个实例：

console.log(myObject instanceof Function); // true
console.log(myObject === Function); // false

当实例化一个对象的时候，对象的 __proto__ 属性会被赋值为其构造者的原型对象，在本示例中就是 Function，此时构造器回去计算参数的个数，改变 length 的值。

console.log(myObject.__proto__ === Function.prototype); // true

而当我们用 new 关键字创建一个新的实例时，新对象的 __proto__ 将会被赋值为 myObject.prototype，因为现在的构造函数为 myObject，而非 Function。

var myInstance = new myObject('foo');
console.log(myInstance.__proto__ === myObject.prototype); // true

新对象除了能访问 Function.prototype 中继承下来的 call 和 apply 外，还能访问从 myObject 中继承下来的 getName 方法：

console.log(myInstance.getName()); // foo
 
var mySecondInstance = new myObject('bar');
 
console.log(mySecondInstance.getName()); // bar
console.log(myInstance.getName()); // foo

其实这相当于把原型对象当做一个蓝本，然后可以根据这个蓝本创建 N 个新的对象。

再看一个多重prototype链的例子:

// 多重prototype链的例子
function Employee(name)
{
this.name = "";
this.dept = "general";
this.gender = "unknown";
}
function WorkerBee()
{
this.projects = [];
this.hasCar = false;
}
WorkerBee.prototype = new Employee; // 第一层prototype链
function Engineer()
{
this.dept = "engineer"; //覆盖了 "父对象"
this.language = "javascript";
}
Engineer.prototype = new WorkerBee; // 第二层prototype链
var jay = new Engineer("Jay");
if (flag)
{
alert(jay.dept); //engineer, 找到的是自己的属性
alert(jay.hasCar); // false, 搜索到的是自己上一层的属性
alert(jay.gender); // unknown, 搜索到的是自己上二层的属性
}

上面这个示例的对象关系如下: