原型继承

在编程中，我们经常会想获取并扩展一些东西。

例如，我们有一个 user 对象及其属性和方法，并希望将 admin 和 guest 作为基于 user 稍加修改的变体。我们想重用 user 中的内容，而不是复制/重新实现它的方法，而只是在其之上构建一个新的对象。

原型继承（Prototypal inheritance） 这个语言特性能够帮助我们实现这一需求。

[[Prototype]]

在 JavaScript 中，对象有一个特殊的隐藏属性 [[Prototype]]（如规范中所命名的），它要么为 null，要么就是对另一个对象的引用。该对象被称为“原型”：

当我们从 object 中读取一个缺失的属性时，JavaScript 会自动从原型中获取该属性。在编程中，这种行为被称为“原型继承”。很快，我们将通过很多示例来学习此类继承，以及基于此类继承的更炫酷的语言功能。

属性 [[Prototype]] 是内部的而且是隐藏的，但是这儿有很多设置它的方式。

其中之一就是使用特殊的名字 __proto__，就像这样：

let animal = {
  eats: true
};
let rabbit = {
  jumps: true
};

rabbit.__proto__ = animal; // 设置 rabbit.[[Prototype]] = animal

现在，如果我们从 rabbit 中读取一个它没有的属性，JavaScript 会自动从 animal 中获取。

例如：

let animal = {
  eats: true
};
let rabbit = {
  jumps: true
};

rabbit.__proto__ = animal; // (*)

// 现在这两个属性我们都能在 rabbit 中找到：
alert( rabbit.eats ); // true (**)
alert( rabbit.jumps ); // true

这里的 (*) 行将 animal 设置为 rabbit 的原型。

当 alert 试图读取 rabbit.eats (**) 时，因为它不存在于 rabbit 中，所以 JavaScript 会顺着 [[Prototype]] 引用，在 animal 中查找（自下而上）：

在这儿我们可以说 "animal 是 rabbit 的原型"，或者说 "rabbit 的原型是从 animal 继承而来的"。

因此，如果 animal 有许多有用的属性和方法，那么它们将自动地变为在 rabbit 中可用。这种属性被称为“继承”。

如果我们在 animal 中有一个方法，它可以在 rabbit 中被调用：

let animal = {
  eats: true,
  walk() {
    alert("Animal walk");
  }
};

let rabbit = {
  jumps: true,
  __proto__: animal
};

// walk 方法是从原型中获得的
rabbit.walk(); // Animal walk

该方法是自动地从原型中获得的，像这样：

原型链可以很长：

let animal = {
  eats: true,
  walk() {
    alert("Animal walk");
  }
};

let rabbit = {
  jumps: true,
  __proto__: animal
};

let longEar = {
  earLength: 10,
  __proto__: rabbit
};

// walk 是通过原型链获得的
longEar.walk(); // Animal walk
alert(longEar.jumps); // true（从 rabbit）

现在，如果我们从 longEar 中读取一些它不存在的内容，JavaScript 会先在 rabbit 中查找，然后在 animal 中查找。

这里只有两个限制：

1. 引用不能形成闭环。如果我们试图在一个闭环中分配 __proto__，JavaScript 会抛出错误。
2. __proto__ 的值可以是对象，也可以是 null。而其他的类型都会被忽略。

当然，这可能很显而易见，但是仍然要强调：只能有一个 [[Prototype]]。一个对象不能从其他两个对象获得继承。

初学者常犯一个普遍的错误，就是不知道 __proto__ 和 [[Prototype]] 的区别。

请注意，__proto__ 与内部的 [[Prototype]] 不一样。__proto__ 是 [[Prototype]] 的 getter/setter。稍后，我们将看到在什么情况下理解它们很重要，在建立对 JavaScript 语言的理解时，让我们牢记这一点。

__proto__ 属性有点过时了。它的存在是出于历史的原因，现代编程语言建议我们应该使用函数 Object.getPrototypeOf/Object.setPrototypeOf 来取代 __proto__ 去 get/set 原型。稍后我们将介绍这些函数。

根据规范，__proto__ 必须仅受浏览器环境的支持。但实际上，包括服务端在内的所有环境都支持它，因此我们使用它是非常安全的。

由于 __proto__ 标记在观感上更加明显，所以我们在后面的示例中将使用它。

写入不使用原型

原型仅用于读取属性。

对于写入/删除操作可以直接在对象上进行。

在下面的示例中，我们将为 rabbit 分配自己的 walk：

let animal = {
  eats: true,
  walk() {
    /* rabbit 不会使用此方法 */
  }
};

let rabbit = {
  __proto__: animal
};

rabbit.walk = function() {
  alert("Rabbit! Bounce-bounce!");
};

rabbit.walk(); // Rabbit! Bounce-bounce!

从现在开始，rabbit.walk() 将立即在对象中找到该方法并执行，而无需使用原型：

访问器（accessor）属性是一个例外，因为分配（assignment）操作是由 setter 函数处理的。因此，写入此类属性实际上与调用函数相同。

也就是这个原因，所以下面这段代码中的 admin.fullName 能够正常运行：

let user = {
  name: "John",
  surname: "Smith",

  set fullName(value) {
    [this.name, this.surname] = value.split(" ");
  },

  get fullName() {
    return `${this.name} ${this.surname}`;
  }
};

let admin = {
  __proto__: user,
  isAdmin: true
};

alert(admin.fullName); // John Smith (*)

// setter triggers!
admin.fullName = "Alice Cooper"; // (**)

alert(admin.fullName); // Alice Cooper，admin 的内容被修改了
alert(user.fullName);  // John Smith，user 的内容被保护了

在 (*) 行中，属性 admin.fullName 在原型 user 中有一个 getter，因此它会被调用。在 (**) 行中，属性在原型中有一个 setter，因此它会被调用。

“this” 的值

在上面的例子中可能会出现一个有趣的问题：在 set fullName(value) 中 this 的值是什么？属性 this.name 和 this.surname 被写在哪里：在 user 还是 admin？

答案很简单：this 根本不受原型的影响。

无论在哪里找到方法：在一个对象还是在原型中。在一个方法调用中，this 始终是点符号 . 前面的对象。

因此，setter 调用 admin.fullName= 使用 admin 作为 this，而不是 user。

这是一件非常重要的事儿，因为我们可能有一个带有很多方法的大对象，并且还有从其继承的对象。当继承的对象运行继承的方法时，它们将仅修改自己的状态，而不会修改大对象的状态。

例如，这里的 animal 代表“方法存储”，rabbit 在使用其中的方法。

调用 rabbit.sleep() 会在 rabbit 对象上设置 this.isSleeping：

// animal 有一些方法
let animal = {
  walk() {
    if (!this.isSleeping) {
      alert(`I walk`);
    }
  },
  sleep() {
    this.isSleeping = true;
  }
};

let rabbit = {
  name: "White Rabbit",
  __proto__: animal
};

// 修改 rabbit.isSleeping
rabbit.sleep();

alert(rabbit.isSleeping); // true
alert(animal.isSleeping); // undefined（原型中没有此属性）

结果示意图：

如果我们还有从 animal 继承的其他对象，像 bird 和 snake 等，它们也将可以访问 animal 的方法。但是，每个方法调用中的 this 都是在调用时（点符号前）评估的对应的对象，而不是 animal。因此，当我们将数据写入 this 时，会将其存储到这些对象中。

所以，方法是共享的，但对象状态不是。

for…in 循环

for..in 循环也会迭代继承的属性。

例如：

let animal = {
  eats: true
};

let rabbit = {
  jumps: true,
  __proto__: animal
};

// Object.keys 只返回自己的 key
alert(Object.keys(rabbit)); // jumps

// for..in 会遍历自己以及继承的键
for(let prop in rabbit) alert(prop); // jumps，然后是 eats

如果这不是我们想要的，并且我们想排除继承的属性，那么这儿有一个内建方法 obj.hasOwnProperty(key)：如果 obj 具有自己的（非继承的）名为 key 的属性，则返回 true。

因此，我们可以过滤掉继承的属性（或对它们进行其他操作）：

let animal = {
  eats: true
};

let rabbit = {
  jumps: true,
  __proto__: animal
};

for(let prop in rabbit) {
  let isOwn = rabbit.hasOwnProperty(prop);

  if (isOwn) {
    alert(`Our: ${prop}`); // Our: jumps
  } else {
    alert(`Inherited: ${prop}`); // Inherited: eats
  }
}

这里我们有以下继承链：rabbit 从 animal 中继承，animal 从 Object.prototype 中继承（因为 animal 是对象字面量 {...}，所以这是默认的继承），然后再向上是 null：

注意，这有一件很有趣的事儿。方法 rabbit.hasOwnProperty 来自哪儿？我们并没有定义它。从上图中的原型链我们可以看到，该方法是 Object.prototype.hasOwnProperty 提供的。换句话说，它是继承的。

……如果 for..in 循环会列出继承的属性，那为什么 hasOwnProperty 没有像 eats 和 jumps 那样出现在 for..in 循环中？

答案很简单：它是不可枚举的。就像 Object.prototype 的其他属性，hasOwnProperty 有 enumerable:false 标志。并且 for..in 只会列出可枚举的属性。这就是为什么它和其余的 Object.prototype 属性都未被列出。

几乎所有其他键/值获取方法，例如 Object.keys 和 Object.values 等，都会忽略继承的属性。

它们只会对对象自身进行操作。不考虑 继承自原型的属性。

总结

• 在 JavaScript 中，所有的对象都有一个隐藏的 [[Prototype]] 属性，它要么是另一个对象，要么就是 null。
• 我们可以使用 obj.__proto__ 访问它（历史遗留下来的 getter/setter，这儿还有其他方法，很快我们就会讲到）。
• 通过 [[Prototype]] 引用的对象被称为“原型”。
• 如果我们想要读取 obj 的一个属性或者调用一个方法，并且它不存在，那么 JavaScript 就会尝试在原型中查找它。
• 写/删除操作直接在对象上进行，它们不使用原型（假设它是数据属性，不是 setter）。
• 如果我们调用 obj.method()，而且 method 是从原型中获取的，this 仍然会引用 obj。因此，方法始终与当前对象一起使用，即使方法是继承的。
• for..in 循环在其自身和继承的属性上进行迭代。所有其他的键/值获取方法仅对对象本身起作用。