Fork me on GitHub

JavaScript实现继承

stack

简介

本文不准备深入细节,主要是对《JavaScript高级程序设计中》介绍的JS如何实现继承做一个总结,毕竟好记性不如烂笔头。文末会附带一张神图,搞清楚这张图,原型链也就没有什么问题了。

ES5实现继承的六种方式

1. 原型链

基本思想:

利用原型链让一个引用类型继承另一个引用类型的属性和方法。

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
function SuperType () {
this.property = true;
}

SuperType.prototype.getSuperValue = function () {
return this.property;
};

// 子类 SubType
function SubType () {
this.subProperty = false;
}

SubType.prototype = new SuperType();
SubType.prototype.getSubValue = function () {
return this.subProperty;
};

// 实例
var instance = new SubType();
console.log(instance);
console.log(instance.getSuperValue()); // true
console.log(instance instanceof SubType); // true
console.log(instance instanceof SuperType); // true
console.log(instance instanceof Object); // true
console.log(SubType.prototype.isPrototypeOf(instance)); // true
console.log(SuperType.prototype.isPrototypeOf(instance)); // true
console.log(Object.prototype.isPrototypeOf(instance)); // true

缺点:

1. 来自原型对象的引用属性是所有实例共享的。

2. 创建子类实例时,无法向父类构造函数传参。

举例如下:

1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
// 1. 来自原型对象的引用属性是所有实例共享的

// 父类
function SuperType () {
this.colors = ['red', 'blue', 'green'];
}

// 子类
function SubType () {

}
SubType.prototype = new SuperType();

// 实例
var instance1 = new SubType();
instance1.colors.push('black');
console.log(instance1.colors); // ['red', 'blue', 'green', 'black']
var instance2 = new SubType();
console.log(instance2.colors); // ['red', 'blue', 'green', 'black']

// 因为修改colors是修改的SubType.prototype.colors,所以所有的实例都会更新

1
2
3
4
5
// 2. 创建子类实例时,无法向父类构造函数传参

// 调用父类是在 SubType.prototype = new SuperType()
// 新建子类实例调用 new SubType()
// 所以无法再new SubType() 的时候给父类 SuperType() 传参

2. 借用构造函数

基本思想:

在子类构造函数的内部通过call()以及apply()调用父类构造函数。

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
// 父类 SuperType
function SuperType (name) {
this.name = name;
this.colors = ['red', 'blue', 'green'];

this.getName = function () {
return this.name;
}
}

// 子类
function SubType (name) {
// 继承了SuperType,同时还传递了参数
SuperType.call(this, name);

// 实例属性
this.age = 20;
}

// 实例
var instance1 = new SubType('Tom');
instance1.colors.push('black');
console.log(instance1.name); // "Tom"
console.log(instance1.getName()); // "Tom"
console.log(instance1.age); // 20
console.log(instance1.colors); // ['red', 'blue', 'green', 'black']
var instance2 = new SubType('Peter');
console.log(instance2.name); // "Peter"
console.log(instance2.getName()); // "Peter"
console.log(instance2.age); // 20
console.log(instance2.colors); // ['red', 'blue', 'green']

可以看到,借用构造函数实现继承,解决了原型链继承的两个问题,既可以在新建子类实例的时候给父类构造函数传递参数,也不会造成子类实例共享父类引用变量。

但是你注意到了吗,这里我们把父类方法也写在了SuperType()构造函数里面,可以像前面一样写在SuperType.prototype上吗?

答案是不可以,必须写在SuperType()构造函数里面。因为这里是通过调用SuperType.call(this)来实现继承的,并没有通过new生成一个父类实例,所以如果写在prototype上,子类是无法拿到的。

缺点:

1. 如果方法都在构造函数中定义,那么就无法复用函数。每次构建实例时都会在实例中保留方法函数,造成了内存的浪费,同时也无法实现同步更新,因为每个实例都是单独的方法函数。如果方法写在prototype上,就只会有一份,更新时候会做到同步更新。

extend1

extend2

3. 组合继承

基本思想:

将原型链和借用构造函数的技术组合到一块,从而发挥二者之长的一种继承模式。

使用原型链实现对原型属性和方法的继承,而通过借用构造函数来实现对实例属性的继承。

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
// 父类
function SuperType (name) {
this.name = name;
this.colors = ['red', 'blue', 'green'];
}

SuperType.prototype.sayName = function () {
console.log(this.name);
}

// 子类
function SubType (name, age) {
// 继承父类实例属性
SuperType.call(this, name);

// 子类实例属性
this.age = age;
}

SubType.prototype = new SuperType();
SubType.prototype.constructor = SubType;
SubType.prototype.sayAge = function () {
console.log(this.age);
};

// 实例
var instance1 = new SubType('Tom', 20);
instance1.colors.push('black');
console.log(instance1.colors); // ['red', 'blue', 'green', 'black']
instance1.sayName(); // "Tom"
instance1.sayAge(); // 20

var instance2 = new SubType('Peter', 30);
console.log(instance2.colors); // ['red', 'blue', 'green']
instance2.sayName(); // "Peter"
instance2.sayAge(); // 30

缺点:

1. 调用了两次父类构造函数,一次通过SuperType.call(this)调用,一次通过new SuperType()调用。

4. 原型式继承

基本思想:

不使用严格意义上的构造函数,借助原型可以基于已有的对象创建新的对象,同时还不必因此创建自定义类型。

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
// 在object函数内部,先创建了一个临时的构造函数,然后将传入的对象作为这个构造函数的原型,最后返回这个临时类型的一个新实例。
// 从本质上讲,object()对传入其中的对象执行了一次浅复制。

function object (o) {
function F() {}
F.prototype = o;
return new F();
}


var person = {
name: 'Tom',
friends: ['Shelby', 'Court', 'Van']
};

var anotherPerson = object(person);
anotherPerson.name = 'Greg';
anotherPerson.friends.push('Rob');

var yetAnotherPerson = object(person);
yetAnotherPerson.name = 'Linda';
yetAnotherPerson.friends.push('Barbie');

console.log(anotherPerson.friends); // ['Shelby', 'Court', 'Van', 'Rob', 'Barbie']
console.log(yetAnotherPerson.friends); // ['Shelby', 'Court', 'Van', 'Rob', 'Barbie']
console.log(person.friends); // ['Shelby', 'Court', 'Van', 'Rob', 'Barbie']

ECMAScript5中新增了一个方法Object.create(prototype, descripter)接收两个参数:

  • prototype(必选),用作新对象的原型对象
  • descripter(可选),为新对象定义额外属性的对象

在传入一个参数的情况下,Object.create()与前面写的object()方法的行为相同。

1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
var person = {
name: 'Tom',
friends: ['Shelby', 'Court', 'Van']
};

var anotherPerson = Object.create(person);
anotherPerson.name = 'Greg';
anotherPerson.friends.push('Rob');

var yetAnotherPerson = Object.create(person, {
name: {
value: 'Linda',
enumerable: true
}
});
yetAnotherPerson.friends.push('Barbie');

console.log(anotherPerson.friends); // ['Shelby', 'Court', 'Van', 'Rob', 'Barbie']
console.log(yetAnotherPerson.friends); // ['Shelby', 'Court', 'Van', 'Rob', 'Barbie']
console.log(person.friends); // ['Shelby', 'Court', 'Van', 'Rob', 'Barbie']

缺点:

1. 和原型链继承一样,所有子类实例共享父类的引用类型。

5. 寄生式继承

基本原理:

寄生式继承是与原型式继承紧密相关的一种思路,创建一个仅用于封装继承过程的函数,该函数内部以某种形式来做增强对象,最后返回对象。

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
function object (o) {
function F() {}
F.prototype = o;
return new F();
}

function createAnother (o) {
var clone = object(o);
clone.sayHi = function () {
console.log('Hi');
}
return clone;
}

var person = {
name: 'Tom',
friends: ['Shelby', 'Court', 'Van']
};

var anotherPerson = createAnother(person);
anotherPerson.sayHi(); // "Hi"
anotherPerson.friends.push('Rob');
console.log(anotherPerson.friends); // ['Shelby', 'Court', 'Van', 'Rob']
var yerAnotherPerson = createAnother(person);
console.log(yerAnotherPerson.friends); // ['Shelby', 'Court', 'Van', 'Rob']

缺点:

1. 和原型链式继承一样,所有子类实例共享父类引用类型。

2. 和借用构造函数继承一样,每次创建对象都会创建一次方法。

6. 寄生组合式继承

基本思想:

将寄生式继承和组合继承相结合,解决了组合式继承中会调用两次父类构造函数的缺点。

组合继承是JavaScript最常用的继承模式,它最大的问题就是无论在什么情况下,都会调用两次父类构造函数:一次是在创建子类原型的时候,另一次是在子类构造函数内部。

1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
// 组合继承
function SuperType(name) {
this.name = name;
this.colors = ["red", "blue", "green"];
}
SuperType.prototype.sayName = function () {
alert(this.name);
};
function SubType(name, age) {
SuperType.call(this, name); //第二次调用 SuperType()
this.age = age;
}
SubType.prototype = new SuperType(); //第一次调用 SuperType()
SubType.prototype.constructor = SubType;
SubType.prototype.sayAge = function () {
alert(this.age);
};

组合继承在第一次调用SuperType构造函数时,SubType.prototype会得到两个属性:name和colors;它们都是 SuperType 的实例属性,只不过现在位于 SubType的原型中。当调用SubType构造函数时,又会调用一次SuperType构造函数,这一次又在新对象上创建了实例属性name和colors。于是,这两个属性就屏蔽了原型中的两个同名属性。

所谓寄生组合式继承,即通过借用构造函数来继承属性,通过原型链的混成形式来继承方法。

其背后的基本思路是:不必为了指定子类型的原型而调用父类的构造函数,我们需要的无非就是父类原型的一个副本而已。本质上,就是使用寄生式继承来继承父类的prototype,然后再将结果指定给子类的prototype。

寄生组合式继承的基本模型如下:

1
2
3
4
5
6
function inheritPrototype(SubType, SuperType) {
var prototype = object(SuperType.prototype); // 创建对象
prototype.constructor = SubType; // 增强对象
SubType.prototype = prototype; // 指定对象

}

实现一个完整的寄生组合式继承:

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
function object(o) {
function F() { }
F.prototype = o;
return new F();
}

function inheritPrototype(SubType, SuperType) {
var prototype = object(SuperType.prototype); // 创建对象
prototype.constructor = SubType; // 增强对象
SubType.prototype = prototype; // 指定对象
}

// 父类
function SuperType(name) {
this.name = name;
this.colors = ["red", "blue", "green"];
}

SuperType.prototype.sayName = function () {
console.log(this.name);
};

// 子类
function SubType(name, age) {
// 继承父类实例属性
SuperType.call(this, name);

// 子类实例属性
this.age = age;
}

// 继承父类方法
inheritPrototype(SubType, SuperType);

// 子类方法
SubType.prototype.sayAge = function () {
console.log(this.age);
};

// 实例
var instance1 = new SubType('Tom', 20);
instance1.colors.push('black');
instance1.sayAge(); // 20
instance1.sayName(); // "Tom"
console.log(instance1.colors); // ["red", "blue", "green", "black"]

var instance2 = new SubType('Peter', 30);
instance2.sayAge(); // 30
instance2.sayName(); // "Peter"
console.log(instance2.colors); // ["red", "blue", "green"]

寄生组合式继承的高效率体现在它只调用了一次SuperType构造函数,并且因此避免了再SubType.prototype上面创建不必要的、多余的属性。与此同时,原型链还能保持不变。因此,还能够正常使用instanceof和isPrototypeOf()。

开发人员普遍认为寄生组合式继承是引用类型最理想的继承方式。


ES6实现继承

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
// 父类
class SuperType {
constructor(name) {
this.name = name;
this.colors = ["red", "blue", "green"];
}

sayName() {
console.log(this.name);
};
}

// 子类
class SubType extends SuperType {
constructor(name, age) {
// 继承父类实例属性和prototype上的方法
super(name);

// 子类实例属性
this.age = age;
}

// 子类方法
sayAge() {
console.log(this.age);
}
}

// 实例
var instance1 = new SubType('Tom', 20);
instance1.colors.push('black');
instance1.sayAge(); // 20
instance1.sayName(); // "Tom"
console.log(instance1.colors); // ["red", "blue", "green", "black"]

var instance2 = new SubType('Peter', 30);
instance2.sayAge(); // 30
instance2.sayName(); // "Peter"
console.log(instance2.colors); // ["red", "blue", "green"]

用ES6的语法来实现继承非常的简单,下面是把这段代码放到Babel里转码的结果图片:

babel-es6-extend

可以看到,底层其实也是用寄生组合式继承来实现的。

总结

ES5实现继承有6种方式:

  1. 原型链继承
  2. 借用构造函数继承
  3. 组合继承
  4. 原型式继承
  5. 寄生式继承
  6. 寄生组合式继承

寄生组合式继承是大家公认的最好的实现引用类型继承的方法。

ES6新增class和extends语法,用来定义类和实现继承,底层也是采用了寄生组合式继承。

附图:

prototype