JS 继承

用过 React的读者知道,经常用 extends继承 React.Component:

// 部分源码

function Component(props, context, updater) {

  // ...

}

Component.prototype.setState = function(partialState, callback){

    // ...

}

const React = {

    Component,

    // ...

}

// 使用

class index extends React.Component{

    // ...

}

React github源码

面试官可以顺着这个问 JS继承的相关问题,比如: ES6 的 class 继承用 ES5 如何实现。据说很多人答得不好。

构造函数、原型对象和实例之间的关系

要弄懂extends继承之前,先来复习一下构造函数、原型对象和实例之间的关系。

代码表示:

function F(){}

var f = new F();

// 构造器

F.prototype.constructor === F; // true

F.__proto__ === Function.prototype; // true

Function.prototype.__proto__ === Object.prototype; // true

Object.prototype.__proto__ === null; // true

// 实例

f.__proto__ === F.prototype; // true

F.prototype.__proto__ === Object.prototype; // true

Object.prototype.__proto__ === null; // true

笔者画了一张图表示:

构造函数

ES6 extends 继承做了什么操作

我们先看看这段包含静态方法的 ES6 继承代码:

// ES6

class Parent{

    constructor(name){

        this.name = name;

    }

    static sayHello(){

        console.log('hello');

    }

    sayName(){

        console.log('my name is ' + this.name);

        return this.name;

    }

}

class Child extends Parent{

    constructor(name, age){

        super(name);

        this.age = age;

    }

    sayAge(){

        console.log('my age is ' + this.age);

        return this.age;

    }

}

let parent = new Parent('Parent');

let child = new Child('Child', 18);

console.log('parent: ', parent); // parent:  Parent {name: "Parent"}

Parent.sayHello(); // hello

parent.sayName(); // my name is Parent

console.log('child: ', child); // child:  Child {name: "Child", age: 18}

Child.sayHello(); // hello

child.sayName(); // my name is Child

child.sayAge(); // my age is 18

其中这段代码里有两条原型链,不信看具体代码。

// 1、构造器原型链

Child.__proto__ === Parent; // true

Parent.__proto__ === Function.prototype; // true

Function.prototype.__proto__ === Object.prototype; // true

Object.prototype.__proto__ === null; // true

// 2、实例原型链

child.__proto__ === Child.prototype; // true

Child.prototype.__proto__ === Parent.prototype; // true

Parent.prototype.__proto__ === Object.prototype; // true

Object.prototype.__proto__ === null; // true

一图胜千言,笔者也画了一张图表示,如图所示:

构造函数(Parent)

结合代码和图可以知道, ES6extends 继承,主要就是:

把子类构造函数( Child)的原型( proto)指向了父类构造函数( Parent)。

把子类实例 child的原型对象( Child.prototype) 的原型( proto)指向了父类 parent的原型对象( Parent.prototype)。这两点也就是图中用不同颜色标记的两条线。

子类构造函数 Child继承了父类构造函数 Preant的里的属性。使用 super调用的( ES5则用 call或者 apply调用传参)。也就是图中用不同颜色标记的两条线。

看过《JavaScript高级程序设计-第3版》 章节 6.3继承的读者应该知道,这2和3小点,正是寄生组合式继承,书中例子没有第1小点。

1和2小点都是相对于设置了 proto链接。那问题来了,什么可以设置 proto链接呢。

设置 proto

new、 Object.create 和 Object.setPrototypeOf 可以设置__proto__。

说明一下, __proto__这种写法是浏览器厂商自己的实现。

再结合一下图和代码看一下的 new, new出来的实例的 __proto__指向构造函数的 prototype,这就是 new做的事情。

new 做了什么

创建了一个全新的对象。

这个对象会被执行 [[Prototype]](也就是 proto)链接。

生成的新对象会绑定到函数调用的 this。

通过 new创建的每个对象将最终被 [[Prototype]]链接到这个函数的 prototype对象上。

如果函数没有返回对象类型 Object(包含 Functoin, Array, Date, RegExg, Error),那么 new表达式中的函数调用会自动返回这个新的对象。

Object.create:ES5提供的

Object.create(proto,[propertiesObject])方法创建一个新对象,使用现有的对象来提供新创建的对象的 __proto__。

它接收两个参数,不过第二个可选参数是属性描述符(不常用,默认是 undefined)。对于不支持 ES5的浏览器, MDN上提供了 ployfill方案:MDN Object.create()

// 简版:也正是应用了new会设置__proto__链接的原理。

if(typeof Object.create !== 'function'){

    Object.create = function(proto){

        function F() {}

        F.prototype = proto;

        return new F();

    }

}

Object.setPrototypeOf:ES6提供的

Object.setPrototypeOf() 方法设置一个指定的对象的原型(即内部 [[Prototype]]属性)到另一个对象或 null: Object.setPrototypeOf(obj,prototype)。

`ployfill`

// 仅适用于Chrome和FireFox,在IE中不工作:

Object.setPrototypeOf = Object.setPrototypeOf || function (obj, proto) {

  obj.__proto__ = proto;

  return obj;

}

nodejs源码就是利用这个实现继承的工具函数的。

function inherits(ctor, superCtor) {

  if (ctor === undefined || ctor === null)

    throw new ERR_INVALID_ARG_TYPE('ctor', 'Function', ctor);

  if (superCtor === undefined || superCtor === null)

    throw new ERR_INVALID_ARG_TYPE('superCtor', 'Function', superCtor);

  if (superCtor.prototype === undefined) {

    throw new ERR_INVALID_ARG_TYPE('superCtor.prototype',

                                  'Object', superCtor.prototype);

  }

  Object.defineProperty(ctor, 'super_', {

    value: superCtor,

    writable: true,

    configurable: true

  });

  Object.setPrototypeOf(ctor.prototype, superCtor.prototype);

}

extends的ES5版本实现

知道了ES6 extends继承做了什么操作和设置 __proto__的知识点后,把上面 ES6例子的用 ES5就比较容易实现了,也就是说实现寄生组合式继承,简版代码就是:

// ES5 实现ES6 extends的例子

function Parent(name){

    this.name = name;

}

Parent.sayHello = function(){

    console.log('hello');

}

Parent.prototype.sayName = function(){

    console.log('my name is ' + this.name);

    return this.name;

}

function Child(name, age){

    // 相当于super

    Parent.call(this, name);

    this.age = age;

}

// new

function object(){

    function F() {}

    F.prototype = proto;

    return new F();

}

function _inherits(Child, Parent){

    // Object.create

    Child.prototype = Object.create(Parent.prototype);

    // __proto__

    // Child.prototype.__proto__ = Parent.prototype;

    Child.prototype.constructor = Child;

    // ES6

    // Object.setPrototypeOf(Child, Parent);

    // __proto__

    Child.__proto__ = Parent;

}

_inherits(Child,  Parent);

Child.prototype.sayAge = function(){

    console.log('my age is ' + this.age);

    return this.age;

}

var parent = new Parent('Parent');

var child = new Child('Child', 18);

console.log('parent: ', parent); // parent:  Parent {name: "Parent"}

Parent.sayHello(); // hello

parent.sayName(); // my name is Parent

console.log('child: ', child); // child:  Child {name: "Child", age: 18}

Child.sayHello(); // hello

child.sayName(); // my name is Child

child.sayAge(); // my age is 18

我们完全可以把上述 ES6的例子通过 babeljs转码成 ES5来查看,更严谨的实现。

// 对转换后的代码进行了简要的注释

"use strict";

// 主要是对当前环境支持Symbol和不支持Symbol的typeof处理

function _typeof(obj) {

    if (typeof Symbol === "function" && typeof Symbol.iterator === "symbol") {

        _typeof = function _typeof(obj) {

            return typeof obj;

        };

    } else {

        _typeof = function _typeof(obj) {

            return obj && typeof Symbol === "function" && obj.constructor === Symbol && obj !== Symbol.prototype ? "symbol" : typeof obj;

        };

    }

    return _typeof(obj);

}

// _possibleConstructorReturn 判断Parent。call(this, name)函数返回值 是否为null或者函数或者对象。

function _possibleConstructorReturn(self, call) {

    if (call && (_typeof(call) === "object" || typeof call === "function")) {

        return call;

    }

    return _assertThisInitialized(self);

}

// 如何 self 是void 0 (undefined) 则报错

function _assertThisInitialized(self) {

    if (self === void 0) {

        throw new ReferenceError("this hasn't been initialised - super() hasn't been called");

    }

    return self;

}

// 获取__proto__

function _getPrototypeOf(o) {

    _getPrototypeOf = Object.setPrototypeOf ? Object.getPrototypeOf : function _getPrototypeOf(o) {

        return o.__proto__ || Object.getPrototypeOf(o);

    };

    return _getPrototypeOf(o);

}

// 寄生组合式继承的核心

function _inherits(subClass, superClass) {

    if (typeof superClass !== "function" && superClass !== null) {

        throw new TypeError("Super expression must either be null or a function");

    }

    // Object.create()方法创建一个新对象,使用现有的对象来提供新创建的对象的__proto__。

    // 也就是说执行后 subClass.prototype.__proto__ === superClass.prototype; 这条语句为true

    subClass.prototype = Object.create(superClass && superClass.prototype, {

        constructor: {

            value: subClass,

            writable: true,

            configurable: true

        }

    });

    if (superClass) _setPrototypeOf(subClass, superClass);

}

// 设置__proto__

function _setPrototypeOf(o, p) {

    _setPrototypeOf = Object.setPrototypeOf || function _setPrototypeOf(o, p) {

        o.__proto__ = p;

        return o;

    };

    return _setPrototypeOf(o, p);

}

// instanceof操作符包含对Symbol的处理

function _instanceof(left, right) {

    if (right != null && typeof Symbol !== "undefined" && right[Symbol.hasInstance]) {

        return right[Symbol.hasInstance](left);

    } else {

        return left instanceof right;

    }

}

function _classCallCheck(instance, Constructor) {

    if (!_instanceof(instance, Constructor)) {

        throw new TypeError("Cannot call a class as a function");

    }

}

// 按照它们的属性描述符 把方法和静态属性赋值到构造函数的prototype和构造器函数上

function _defineProperties(target, props) {

    for (var i = 0; i < props.length; i++) {

        var descriptor = props[i];

        descriptor.enumerable = descriptor.enumerable || false;

        descriptor.configurable = true;

        if ("value" in descriptor) descriptor.writable = true;

        Object.defineProperty(target, descriptor.key, descriptor);

    }

}

// 把方法和静态属性赋值到构造函数的prototype和构造器函数上

function _createClass(Constructor, protoProps, staticProps) {

    if (protoProps) _defineProperties(Constructor.prototype, protoProps);

    if (staticProps) _defineProperties(Constructor, staticProps);

    return Constructor;

}

// ES6

var Parent = function () {

    function Parent(name) {

        _classCallCheck(this, Parent);

        this.name = name;

    }

    _createClass(Parent, [{

        key: "sayName",

        value: function sayName() {

            console.log('my name is ' + this.name);

            return this.name;

        }

    }], [{

        key: "sayHello",

        value: function sayHello() {

            console.log('hello');

        }

    }]);

    return Parent;

}();

var Child = function (_Parent) {

    _inherits(Child, _Parent);

    function Child(name, age) {

        var _this;

        _classCallCheck(this, Child);

        // Child.__proto__ => Parent

        // 所以也就是相当于Parent.call(this, name); 是super(name)的一种转换

        // _possibleConstructorReturn 判断Parent.call(this, name)函数返回值 是否为null或者函数或者对象。

        _this = _possibleConstructorReturn(this, _getPrototypeOf(Child).call(this, name));

        _this.age = age;

        return _this;

    }

    _createClass(Child, [{

        key: "sayAge",

        value: function sayAge() {

            console.log('my age is ' + this.age);

            return this.age;

        }

    }]);

    return Child;

}(Parent);

var parent = new Parent('Parent');

var child = new Child('Child', 18);

console.log('parent: ', parent); // parent:  Parent {name: "Parent"}

Parent.sayHello(); // hello

parent.sayName(); // my name is Parent

console.log('child: ', child); // child:  Child {name: "Child", age: 18}

Child.sayHello(); // hello

child.sayName(); // my name is Child

child.sayAge(); // my age is 18

如果对JS继承相关还是不太明白的读者,推荐阅读以下书籍的相关章节,可以自行找到相应的 pdf版本。

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龙华大道1号http://www.kinghill.cn/LongHuaDaDao1Hao/index.html

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