JavaScript中的繼承方式

基于這篇文章的一些名稱約定:

/*
 * 約定
 */
function Fun(){
    // 私有屬性
    var val = 1;        // 私有基本屬性
    var arr = [1];      // 私有引用屬性
    function fun(){}    // 私有函數(引用屬性)
 
    // 實例屬性
    this.val = 1;               // 實例基本屬性
    this.arr = [1];             // 實例引用屬性
    this.fun = function(){};    // 實例函數(引用屬性)
}
 
// 原型屬性
Fun.prototype.val = 1;              // 原型基本屬性
Fun.prototype.arr = [1];            // 原型引用屬性
Fun.prototype.fun = function(){};   // 原型函數(引用屬性)

上面的約定應該是比較合理的,如果難以理解,可以查看黯羽輕揚:JS學習筆記2_面向對象,了解更多的基本常識

js里常用的如下兩種繼承方式:

  • 原型鏈繼承(對象間的繼承)
  • 類式繼承(構造函數間的繼承)

由于js不像java那樣是真正面向對象的語言,js是基于對象的,它沒有類的概念。所以,要想實現繼承,可以用js的原型prototype機制或者用apply和call方法去實現

在面向對象的語言中,我們使用類來創建一個自定義對象。然而js中所有事物都是對象,那么用什么辦法來創建自定義對象呢?這就需要用到js的原型:

我們可以簡單的把prototype看做是一個模版,新創建的自定義對象都是這個模版(prototype)的一個拷貝 (實際上不是拷貝而是鏈接,只不過這種鏈接是不可見,新實例化的對象內部有一個看不見的__Proto__指針,指向原型對象)。

js可以通過構造函數和原型的方式模擬實現類的功能。 另外,js類式繼承的實現也是依靠原型鏈來實現的。

原型式繼承與類式繼承

類式繼承是在子類型構造函數的內部調用超類型的構造函數。
嚴格的類式繼承并不是很常見,一般都是組合著用:

function Super(){
    this.colors=["red","blue"];
}
 
function Sub(){
    Super.call(this);
}

原型式繼承是借助已有的對象創建新的對象,將子類的原型指向父類,就相當于加入了父類這條原型鏈

原型鏈繼承

為了讓子類繼承父類的屬性(也包括方法),首先需要定義一個構造函數。然后,將父類的新實例賦值給構造函數的原型。代碼如下:

<script>
    function Parent(){
        this.name = 'mike';
    }
 
    function Child(){
        this.age = 12;
    }
    Child.prototype = new Parent();//Child繼承Parent,通過原型,形成鏈條
 
    var test = new Child();
    alert(test.age);
    alert(test.name);//得到被繼承的屬性
    //繼續原型鏈繼承
    function Brother(){   //brother構造
        this.weight = 60;
    }
    Brother.prototype = new Child();//繼續原型鏈繼承
    var brother = new Brother();
    alert(brother.name);//繼承了Parent和Child,彈出mike
    alert(brother.age);//彈出12
</script>

以上原型鏈繼承還缺少一環,那就是Object,所有的構造函數都繼承自Object。而繼承Object是自動完成的,并不需要我們自己手動繼承,那么他們的從屬關系是怎樣的呢?

確定原型和實例的關系

可以通過兩種方式來確定原型和實例之間的關系。操作符instanceof和isPrototypeof()方法:

alert(brother instanceof Object)//true
alert(test instanceof Brother);//false,test 是brother的超類
alert(brother instanceof Child);//true
alert(brother instanceof Parent);//true

只要是原型鏈中出現過的原型,都可以說是該原型鏈派生的實例的原型,因此,isPrototypeof()方法也會返回true

在js中,被繼承的函數稱為超類型(父類,基類也行),繼承的函數稱為子類型(子類,派生類)。使用原型繼承主要由兩個問題:
一是字面量重寫原型會中斷關系,使用引用類型的原型,并且子類型還無法給超類型傳遞參數。

偽類解決引用共享和超類型無法傳參的問題,我們可以采用“借用構造函數”技術

d借用構造函數(類式繼承)

<script>
    function Parent(age){
        this.name = ['mike','jack','smith'];
        this.age = age;
    }
 
    function Child(age){
        Parent.call(this,age);
    }
    var test = new Child(21);
    alert(test.age);//21
    alert(test.name);//mike,jack,smith
    test.name.push('bill');
    alert(test.name);//mike,jack,smith,bill
</script>

借用構造函數雖然解決了剛才兩種問題,但沒有原型,則復用無從談起,所以我們需要原型鏈+借用構造函數的模式,這種模式稱為組合繼承

組合繼承

<script>
    function Parent(age){
        this.name = ['mike','jack','smith'];
        this.age = age;
    }
    Parent.prototype.run = function () {
        return this.name  + ' are both' + this.age;
    };
    function Child(age){
        Parent.call(this,age);//對象冒充,給超類型傳參
    }
    Child.prototype = new Parent();//原型鏈繼承
    var test = new Child(21);//寫new Parent(21)也行
    alert(test.run());//mike,jack,smith are both21
</script>

組合式繼承是比較常用的一種繼承方法,其背后的思路是 使用原型鏈實現對原型屬性和方法的繼承,而通過借用構造函數來實現對實例屬性的繼承。這樣,既通過在原型上定義方法實現了函數復用,又保證每個實例都有它自己的屬性。

call()的用法:調用一個對象的一個方法,以另一個對象替換當前對象。

call([thisObj[,arg1[, arg2[, [,.argN]]]]])

原型式繼承

這種繼承借助原型并基于已有的對象創建新對象,同時還不用創建自定義類型的方式稱為原型式繼承

<script>
     function obj(o){
         function F(){}
         F.prototype = o;
         return new F();
     }
    var box = {
        name : 'trigkit4',
        arr : ['brother','sister','baba']
    };
    var b1 = obj(box);
    alert(b1.name);//trigkit4
 
    b1.name = 'mike';
    alert(b1.name);//mike
 
    alert(b1.arr);//brother,sister,baba
    b1.arr.push('parents');
    alert(b1.arr);//brother,sister,baba,parents
 
    var b2 = obj(box);
    alert(b2.name);//trigkit4
    alert(b2.arr);//brother,sister,baba,parents
</script>

原型式繼承首先在obj()函數內部創建一個臨時性的構造函數 ,然后將傳入的對象作為這個構造函數的原型,最后返回這個臨時類型的一個新實例。

寄生式繼承

這種繼承方式是把原型式+工廠模式結合起來,目的是為了封裝創建的過程。

<script>
    function create(o){
        var f= obj(o);
        f.run = function () {
            return this.arr;//同樣,會共享引用
        };
        return f;
    }
</script>

組合式繼承的小問題

組合式繼承是js最常用的繼承模式,但組合繼承的超類型在使用過程中會被調用兩次;一次是創建子類型的時候,另一次是在子類型構造函數的內部

<script>
    function Parent(name){
        this.name = name;
        this.arr = ['哥哥','妹妹','父母'];
    }
 
    Parent.prototype.run = function () {
        return this.name;
    };
 
    function Child(name,age){
        Parent.call(this,age);//第二次調用
        this.age = age;
    }
 
    Child.prototype = new Parent();//第一次調用
</script>

以上代碼是之前的組合繼承,那么寄生組合繼承,解決了兩次調用的問題。

寄生組合式繼承

<script>
    function obj(o){
        function F(){}
        F.prototype = o;
        return new F();
    }
    function create(parent,test){
        var f = obj(parent.prototype);//創建對象
        f.constructor = test;//增強對象
    }
 
    function Parent(name){
        this.name = name;
        this.arr = ['brother','sister','parents'];
    }
 
    Parent.prototype.run = function () {
        return this.name;
    };
 
    function Child(name,age){
        Parent.call(this,name);
        this.age =age;
    }
 
    inheritPrototype(Parent,Child);//通過這里實現繼承
 
    var test = new Child('trigkit4',21);
    test.arr.push('nephew');
    alert(test.arr);//
    alert(test.run());//只共享了方法
 
    var test2 = new Child('jack',22);
    alert(test2.arr);//引用問題解決
</script>

call和apply

全局函數apply和call可以用來改變函數中this的指向,如下:

 // 定義一個全局函數
    function foo() {
        console.log(this.fruit);
    }
    
    // 定義一個全局變量
    var fruit = "apple";
    // 自定義一個對象
    var pack = {
        fruit: "orange"
    };
    
    // 等價于window.foo();
    foo.apply(window);  // "apple",此時this等于window
    // 此時foo中的this === pack
    foo.apply(pack);    // "orange"

簡單原型鏈

這是實現繼承最簡單的方式了,真的超簡單,核心就一句話(在代碼中用注釋標明了)

1.具體實現

function Super(){
    this.val = 1;
    this.arr = [1];
}
function Sub(){
    // ...
}
Sub.prototype = new Super();    // 核心
 
var sub1 = new Sub();
var sub2 = new Sub();
sub1.val = 2;
sub1.arr.push(2);
alert(sub1.val);    // 2
alert(sub2.val);    // 1
 
alert(sub1.arr);    // 1, 2
alert(sub2.arr);    // 1, 2

2.核心

拿父類實例來充當子類原型對象

3.優缺點

優點:
  1. 簡單,易于實現
缺點:
  1. 修改sub1.arr后sub2.arr也變了,因為來自原型對象的引用屬性是所有實例共享的。可以這樣理解:執行sub1.arr.push(2);先對sub1進行屬性查找,找遍了實例屬性(在本例中沒有實例屬性),沒找到,就開始順著原型鏈向上找,拿到了sub1的原型對象,一搜身,發現有arr屬性。于是給arr末尾插入了2,所以sub2.arr也變了
  2. 創建子類實例時,無法向父類構造函數傳參

借用構造函數

簡單原型鏈真夠簡單,可是存在2個致命缺點簡直不能用,于是上個世紀末的jsers就想辦法fix這2個缺陷,然后出現了借用構造函數方式

  1. 具體實現

    function Super(val){
    this.val = val;
    this.arr = [1];

     this.fun = function(){
         // ...
     }
    

    }
    function Sub(val){
    Super.call(this, val); // 核心
    // ...
    }

    var sub1 = new Sub(1);
    var sub2 = new Sub(2);
    sub1.arr.push(2);
    alert(sub1.val); // 1
    alert(sub2.val); // 2

    alert(sub1.arr); // 1, 2
    alert(sub2.arr); // 1

    alert(sub1.fun === sub2.fun); // false

  2. 核心

借父類的構造函數來增強子類實例,等于是把父類的實例屬性復制了一份給子類實例裝上了(完全沒有用到原型)

  1. 優缺點

優點:

  • 解決了子類實例共享父類引用屬性的問題
  • 創建子類實例時,可以向父類構造函數傳參
    P.S.前輩就這么高效,兩個缺陷瞬間修復

缺點:

  • 無法實現函數復用,每個子類實例都持有一個新的fun函數,太多了就會影響性能,內存爆炸。。
    P.S.好吧,剛修復了共享引用屬性的問題,又出現了這個新問題。

組合繼承(最常用)

目前我們的借用構造函數方式還是有問題(無法實現函數復用),沒關系,接著修復,jsers吭哧吭哧又搞出了組合繼承

  1. 具體實現

    function Super(){
    // 只在此處聲明基本屬性和引用屬性
    this.val = 1;
    this.arr = [1];
    }
    // 在此處聲明函數
    Super.prototype.fun1 = function(){};
    Super.prototype.fun2 = function(){};
    //Super.prototype.fun3...
    function Sub(){
    Super.call(this); // 核心
    // ...
    }
    Sub.prototype = new Super(); // 核心

    var sub1 = new Sub(1);
    var sub2 = new Sub(2);
    alert(sub1.fun === sub2.fun); // true

  2. 核心

把實例函數都放在原型對象上,以實現函數復用。同時還要保留借用構造函數方式的優點,通過Super.call(this);繼承父類的基本屬性和引用屬性并保留能傳參的優點;通過Sub.prototype = new Super();繼承父類函數,實現函數復用

  1. 優缺點

優點:

* 不存在引用屬性共享問題
* 可傳參
* 函數可復用
缺點:

* (一點小瑕疵)子類原型上有一份多余的父類實例屬性,因為父類構造函數被調用了兩次,生成了兩份,而子類實例上的那一份屏蔽了子類原型上的。。。又是內存浪費,比剛才情況好點,不過確實是瑕疵
P.S.如果無法理解這個”多余“,可以查看黯羽輕揚:JS學習筆記2_面向對象,文章末尾有更詳細的解釋.

寄生組合繼承(最佳方式)

從名字就能看出又是對組合繼承的優化,不是說組合繼承有瑕疵嗎,沒關系,我們接著追求完美

  1. 具體實現

    function beget(obj){ // 生孩子函數 beget:龍beget龍,鳳beget鳳。
    var F = function(){};
    F.prototype = obj;
    return new F();
    }
    function Super(){
    // 只在此處聲明基本屬性和引用屬性
    this.val = 1;
    this.arr = [1];
    }
    // 在此處聲明函數
    Super.prototype.fun1 = function(){};
    Super.prototype.fun2 = function(){};
    //Super.prototype.fun3...
    function Sub(){
    Super.call(this); // 核心
    // ...
    }
    var proto = beget(Super.prototype); // 核心
    proto.constructor = Sub; // 核心
    Sub.prototype = proto; // 核心

    var sub = new Sub();
    alert(sub.val);
    alert(sub.arr);
    P.S.等等,生孩子函數是啥東西,怎么沒聽過?還有標明了核心的3句話,怎么沒看明白?別著急,我們喝杯茶接著看

  2. 核心

用beget(Super.prototype);切掉了原型對象上多余的那份父類實例屬性

P.S.啥?沒看明白?哦哦~,忘記說原型式和寄生式繼承了,就說怎么總覺得忘了鎖門。。這記性

P.S.寄生組合式繼承,這名字不是很貼切,和寄生式繼承關系并不是特別大

  1. 優缺點

優點:完美了

缺點:理論上沒有了(如果用起來麻煩不算缺點的話。。)

P.S.用起來麻煩是一方面,另一方面是因為寄生組合式繼承出現的比較晚,是21世紀初的東西,大家等不起這么久,所以組合繼承是最常用的,而這個理論上完美的方案卻只是課本上的最佳方式了

原型式

其實介紹完上面的完美方案就可以結束了,但從組合繼承到完美方案好像有一段不小的思維跳躍,有必要把故事說清楚

1. 具體實現

function beget(obj){   // 生孩子函數 beget:龍beget龍,鳳beget鳳。
    var F = function(){};
    F.prototype = obj;
    return new F();
}
function Super(){
    this.val = 1;
    this.arr = [1];
}
 
// 拿到父類對象
var sup = new Super();
// 生孩子
var sub = beget(sup);   // 核心
// 增強
sub.attr1 = 1;
sub.attr2 = 2;
//sub.attr3...
 
alert(sub.val);     // 1
alert(sub.arr);     // 1
alert(sub.attr1);   // 1

P.S.誒~看到了沒,生孩子函數beget出現了

2. 核心

用生孩子函數得到得到一個“純潔”的新對象(“純潔”是因為沒有實例屬性),再逐步增強之(填充實例屬性)

P.S.ES5提供了Object.create()函數,內部就是原型式繼承,IE9+支持

3. 優缺點

優點:

  • 從已有對象衍生新對象,不需要創建自定義類型(更像是對象復制,而不是繼承。。)
    缺點:

  • 原型引用屬性會被所有實例共享,因為是用整個父類對象來充當了子類原型對象,所以這個缺陷無可避免
    無法實現代碼復用(新對象是現取的,屬性是現添的,都沒用函數封裝,怎么復用)
    P.S.這東西和繼承有很大關系嗎?為什么尼古拉斯把它也列為實現繼承的一種方式?關系不大,但有一定關系

6種繼承方式的聯系

繼承.jpg

P.S.虛線表示輔助作用,實線表示決定性作用

轉自文章

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