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浅谈JS原型

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前言

JavaScript 原型是该语言中一个非常重要的概念。理解原型是理解 JavaScript 的关键。在本篇技术博客中,我们将深入探讨 JavaScript 的原型概念,并介绍常用的操作对象原型的方法。(欢迎点评,欢迎指正!)
什么是原型?

在 JavaScript 中,每个对象都有一个原型(prototype)对象。原型可以看做是对象的“父类”,包含了一些共有的属性和方法。当我们试图访问对象的属性时,JavaScript 首先查找该对象本身是否有该属性,如果没有,就会在该对象的原型中查找,如果还没有,就会一直沿着原型链(也可理解为原型对象的原型对象)向上查找,直到找到该属性或者查找到原型链的顶端为止。
在 JavaScript 中,我们可以使用 Object.getPrototypeOf 方法来获取一个对象的原型,例如:
  1. const obj = {};
  2. console.log(Object.getPrototypeOf(obj)); // 输出:{}
复制代码
这里的 {} 就是 obj 对象的原型。
原型链

每个对象的原型也可以有自己的原型,这样就形成了一个链式结构,我们称之为“原型链”。
在 JavaScript 中,原型链的顶端是 Object.prototype,它是所有对象的默认原型。Object.prototype 对象中包含了一些常用的属性和方法,例如 toString、valueOf 等。
  1. const obj = {};
  2. console.log(Object.getPrototypeOf(obj) === Object.prototype); // 输出:true
  3. console.log(obj.toString()); // 输出:[object Object]
复制代码
在 JavaScript 中,我们可以通过 Object.create 方法来创建一个新对象,并将其原型指向指定对象。例如:
  1. const obj1 = { name: 'Jack' };
  2. const obj2 = Object.create(obj1);
  3. console.log(obj2.name); // 输出:'Jack'
复制代码
在上面的代码中,我们创建了一个对象 obj1,然后通过 Object.create 方法创建了一个新对象 obj2,并将其原型指向 obj1。由于 obj1 中包含了一个属性 name,所以在 obj2 中也能访问到该属性。
构造函数创建对象

在JavaScript中,通过构造函数创建对象时,这些对象都会有一个内部属性Prototype,指向构造函数的原型对象。例如:
  1. function Person(name, age) {
  2.   this.name = name;
  3.   this.age = age;
  4. }
  5. const person = new Person('Tom', 20);
  6. console.log(person.__proto__ === Person.prototype); // true
复制代码
这里的person.__proto__就是指向Person构造函数的原型对象Person.prototype。通过new关键字创建的实例对象就是构造函数的一个实例,因此它继承了构造函数的原型对象中定义的属性和方法。
如果我们想要给Person构造函数的原型对象添加一个方法,可以通过给Person.prototype赋值来实现:
  1. Person.prototype.sayHello = function() {
  2.   console.log(`Hello, my name is ${this.name}`);
  3. }
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现在,Person构造函数的所有实例对象都可以访问这个新定义的方法:
  1. const person = new Person('Tom', 20);
  2. person.sayHello(); // Hello, my name is Tom
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当我们访问一个对象的属性或方法时,JavaScript引擎会首先查找对象本身是否有该属性或方法。如果对象本身没有定义,就会沿着它的原型链向上查找,直到找到为止。如果一直查找到最顶层的原型对象还没有找到,则返回undefined。
__proto__ 与 Prototype 区别

在JavaScript中,每个对象都有一个__proto__ 属性和一个构造函数的 prototype 属性。它们两者都与对象原型有关,但是它们的作用和用法是不同的。
__proto__ 是一个对象的内部属性,用于指向该对象的原型。当我们访问对象的某个属性时,JavaScript引擎会先查找该对象本身是否有该属性,如果没有则会去该对象的原型链中查找。因此,我们可以通过修改 __proto__ 来修改对象的原型链,但是不建议这样做,因为 __proto__ 是一个非标准的属性,在一些浏览器中可能会出现兼容性问题。
相比之下,prototype 是一个构造函数特有的属性,它是一个对象,包含了该构造函数的所有实例共享的属性和方法。当我们使用 new 运算符创建一个实例时,实例对象会继承其构造函数的 prototype 属性。因此,我们可以通过在构造函数的 prototype 上定义属性和方法来实现所有实例共享这些属性和方法的效果。
下面是一个简单的例子,演示了 __proto__ 和 prototype 的使用方法和区别:
  1. function Animal(name) {
  2.   this.name = name;
  3. }
  4. // 通过 prototype 定义方法
  5. Animal.prototype.sayName = function() {
  6.   console.log('My name is', this.name);
  7. };
  8. // 创建实例
  9. const cat = new Animal('Tom');
  10. // 访问实例属性和方法
  11. console.log(cat.name); // 'Tom'
  12. cat.sayName(); // 'My name is Tom'
  13. // 修改实例的 __proto__
  14. const dog = {};
  15. dog.__proto__ = Animal.prototype;
  16. dog.name = 'Spike';
  17. dog.sayName(); // 'My name is Spike'
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上述例子中,我们首先定义了一个 Animal 构造函数,并通过 prototype 定义了一个 sayName 方法。然后,我们创建了一个 cat 实例,访问了实例的 name 属性和 sayName 方法。接着,我们创建了一个 dog 对象,并将其 __proto__ 属性设置为 Animal.prototype,这样 dog 对象就可以继承 Animal 的 prototype 上定义的方法和属性。最后,我们访问了 dog 对象的 name 属性和 sayName 方法,验证了 __proto__ 和 prototype 的区别。
操作对象原型的方法

在 JavaScript 中,我们可以使用一些方法来操作对象原型,下面是一些常用的操作对象原型的方法:

  • Object.getPrototypeOf(obj):获取对象的原型。
  • Object.setPrototypeOf(obj, prototype):设置对象的原型。
  • obj.hasOwnProperty(prop):判断对象是否有自有属性prop。
  • obj.isPrototypeOf(obj2):判断对象是否是另一个对象的原型。
需要注意的是,修改原型对象会对继承自它的所有实例对象生效。因此,在修改原型对象时需要特别小心,确保不会对其他对象产生影响。
Object.create()

Object.create():创建一个新对象,使用现有对象作为新对象的原型。
  1. const parent = {
  2.   name: "parent",
  3.   sayHello: function () {
  4.     console.log(`Hello, I'm ${this.name}.`);
  5.   },
  6. };
  7. const child = Object.create(parent);
  8. child.name = "child";
  9. child.sayHello(); // Hello, I'm child.
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Object.getPrototypeOf()

Object.getPrototypeOf():获取对象的原型。
  1. const parent = {
  2.   name: "parent",
  3. };
  4. const child = Object.create(parent);
  5. console.log(Object.getPrototypeOf(child) === parent); // true
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Object.setPrototypeOf()

Object.setPrototypeOf():设置对象的原型。
  1. const parent = {
  2.   name: "parent",
  3. };
  4. const child = {};
  5. Object.setPrototypeOf(child, parent);
  6. console.log(Object.getPrototypeOf(child) === parent); // true
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Object.prototype.hasOwnProperty()

Object.prototype.hasOwnProperty():判断对象是否拥有某个属性,不包括原型链上的属性。
  1. const obj = { a: 1 };
  2. console.log(obj.hasOwnProperty("a")); // true
  3. console.log(obj.hasOwnProperty("toString")); // false
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Object.prototype.isPrototypeOf()

Object.prototype.isPrototypeOf():判断对象是否是另一个对象的原型。
  1. const parent = {};
  2. const child = Object.create(parent);
  3. console.log(parent.isPrototypeOf(child)); // true
  4. console.log(child.isPrototypeOf(parent)); // false
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Object.prototype.constructor

Object.prototype.constructor:获取对象的构造函数。
  1. function Person(name) {
  2.   this.name = name;
  3. }
  4. const person = new Person("Tom");
  5. console.log(person.constructor === Person); // true
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使用场景

JS的原型在实际开发中有许多使用场景,其中一些常见的包括:

  • 原型继承:使用原型链实现继承,可以减少代码的冗余,提高代码的可重用性。
  • 动态添加方法:在原型对象上动态添加方法,可以使得所有实例都能共享该方法,避免每个实例都单独创建方法,节省内存。
  • 实现多态:利用原型链的特性,可以实现多态,即同一个方法可以有多种不同的实现方式,根据实际对象类型进行调用。
  • 扩展和覆盖原型属性和方法:可以通过修改原型对象来实现对所有实例属性和方法的扩展或覆盖,具有很大的灵活性。
举例说明几个使用场景

创建对象

在JavaScript中,可以使用原型来创建对象,这种方式可以避免多次创建相同的对象,提高代码的性能。例如:
  1. function Person(name) {  this.name = name;}Person.prototype.sayHello = function() {
  2.   console.log(`Hello, my name is ${this.name}`);
  3. }const person1 = new Person('John');person1.sayHello(); // 输出:Hello, my name is Johnconst person2 = new Person('Jane');person2.sayHello(); // 输出:Hello, my name is Jane
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继承

JavaScript中没有类的概念,继承是通过原型来实现的。子类通过原型链继承父类的属性和方法。例如:
  1. function Animal(name) {
  2.   this.name = name;
  3. }
  4. Animal.prototype.sayName = function() {
  5.   console.log(`My name is ${this.name}`);
  6. }
  7. function Dog(name, breed) {
  8.   Animal.call(this, name); // 继承父类的属性
  9.   this.breed = breed;
  10. }
  11. Dog.prototype = Object.create(Animal.prototype); // 继承父类的方法
  12. Dog.prototype.constructor = Dog;
  13. Dog.prototype.sayBreed = function() {
  14.   console.log(`My breed is ${this.breed}`);
  15. }
  16. const dog = new Dog('Buddy', 'Golden Retriever');
  17. dog.sayName(); // 输出:My name is Buddy
  18. dog.sayBreed(); // 输出:My breed is Golden Retriever
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修改对象

通过原型,可以方便地对现有对象进行修改或添加新的属性和方法。例如:
  1. const person = { name: 'John' };
  2. Object.getPrototypeOf(person).sayHello = function() {
  3.   console.log(`Hello, my name is ${this.name}`);
  4. }
  5. person.sayHello(); // 输出:Hello, my name is John
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多态

在 JavaScript 中,可以使用原型实现多态。多态是指在不同的对象实例中,同一个方法可以有不同的实现方式。通过原型,可以在不改变对象实例自身的情况下,实现方法的多态性。
举个例子,假设有一个名为 Animal 的构造函数,其原型对象有一个方法 speak,并且有两个子构造函数 Cat 和 Dog,它们继承了 Animal 的原型对象。现在我们希望在 Cat 和 Dog 的实例中,分别实现 speak 方法的不同实现方式。
  1. function Animal() {}
  2. Animal.prototype.speak = function() {
  3.   console.log('Animal speaks');
  4. }
  5. function Cat() {}
  6. Cat.prototype = Object.create(Animal.prototype);
  7. Cat.prototype.constructor = Cat;
  8. Cat.prototype.speak = function() {
  9.   console.log('Meow');
  10. }
  11. function Dog() {}
  12. Dog.prototype = Object.create(Animal.prototype);
  13. Dog.prototype.constructor = Dog;
  14. Dog.prototype.speak = function() {
  15.   console.log('Woof');
  16. }
  17. const cat = new Cat();
  18. const dog = new Dog();
  19. cat.speak(); // Meow
  20. dog.speak(); // Woof
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在上述例子中,我们通过将 Cat 和 Dog 的原型对象设置为 Animal 的原型对象,并分别实现了它们自己的 speak 方法,使得它们的 speak 方法在不同的实例中有不同的实现方式。这就是使用 JS 原型实现多态的一种方法。
说明:在JavaScript中,每个函数都有一个默认的 prototype 属性,它指向一个对象,即该函数的原型对象。该原型对象是包含构造函数所有实例共享的属性和方法。
而 constructor 是原型对象上的一个属性,它指向创建当前对象的构造函数。因此 Cat.prototype.constructor = Cat 的作用是将 Cat 函数的原型对象上的 constructor 属性指向 Cat 函数本身,以确保 Cat 函数作为构造函数创建的对象,其 constructor 属性正确地指向 Cat 函数本身。
在上述代码中,由于将 Animal 函数的原型对象替换为 Cat 函数的实例,因此也需要将 constructor 属性指向 Cat 函数本身,以确保 constructor 属性的正确性。
总结

JavaScript 中的所有对象都有一个内置的属性 __proto__,用于指向其原型对象。每个构造函数都有一个名为 Prototype 的属性,该属性指向一个对象,该对象是由该构造函数创建的所有实例对象的原型。因此,可以通过构造函数的 Prototype 属性来扩展对象的原型。对象可以访问其原型中的属性和方法,就像它们是对象自身的属性和方法一样。当对象尝试访问其自身不存在的属性或方法时,它会沿着原型链向上查找,直到找到匹配的属性或方法为止。
在 JavaScript 中,原型可以用于实现继承和共享属性和方法。通过创建一个新对象,并将其原型设置为另一个对象,可以实现原型继承。此外,可以使用原型将属性和方法添加到对象中,这些属性和方法可以被该对象的所有实例共享。
总之,原型是JavaScript中一个非常重要的概念,掌握原型的原理和使用方法对于编写高效、优雅的JavaScript代码至关重要。

来源:https://www.cnblogs.com/pglin/p/17147587.html
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