原生JS - ES5继承

继承目的:不重复写类的相同属性和方法

摘自JavaScript高级程序设计:

继承是OO语言中的一个最为人津津乐道的概念。许多OO语言都支持两种继承方式: 接口继承实现继承 。接口继承只继承方法签名,而实现继承则继承实际的方法。由于 js 中方法没有签名,在ECMAScript中无法实现接口继承.ECMAScript只支持实现继承,而且其 实现继承 主要是依靠原型链来实现的。

原型链的问题

原型链并非十分完美,它包含如下两个问题。

问题一: 当原型链中包含引用类型值的原型时,该引用类型值会被所有实例共享;

问题二: 在创建子类型(例如创建Son的实例)时,不能向超类型(例如Father)的构造函数中传递参数。

有鉴于此, 实践中很少会单独使用原型链。

为此,下面将有一些尝试以弥补原型链的不足。

常见的几种继承方式

在开始之前,为了方面后面使用,我们创建一个 Box 类,作为后面被继承的父类。

function Box(_a) {
    this.a = _a;
    this.play();
    // 静态属性
    Box.static = "static";
}
Box.prototype.aa = 10;
Box.prototype.play = function () {
    // 这里的this指向实例化对象
    console.log("play")
}

let b = new Box(1);
console.log(b)
/* 打印结果
{
    a: 1,
    __proto__: {
        aa: 10,
        play: ƒ (),
        constructor: ƒ Ball(_a),
        __proto__: Object
    }
}
*/

一、冒充式继承(借用构造函数继承)

  • 做法:在子类构造函数的内部调用父类构造函数

  • 优点:一举解决了原型链的两大问题:

    • 其一, 保证了原型链中引用类型值的独立,不再被所有实例共享;
    • 其二, 子类型创建时也能够向父类型传递参数.
  • 缺点:这样父类会丢失传入的参数; 还会让父类构造函数重复执行,其中的方法也会重复执行(如果不new Ball,也会执行一次play())

function Ball(_a) {
    Box.call(this, _a);
}

let b1 = new Ball(20); // TypeError: this.play is not a function
console.log(b1);
console.log(b1.aa); // ===> undefined

/* 注释Box中的this.play()后打印
{ 
    a: 20,
    __proto__: {
        constructor: ƒ Ball(_a)
        __proto__: Object
    }
}
*/

可见,b1的原型链上没有找到 play() 这个方法,因此报错。

二、组合式继承

将原型链和借用构造函数的技术组合到一块,从而发挥两者之长的一种继承模式。把子类的 prototype 属性,指向实例化的父类。

  • 做法:使用原型链实现对原型属性和方法的继承,通过借用构造函数来实现对实例属性的继承。
  • 优点:组合继承避免了原型链和借用构造函数的缺陷
  • 缺点:这样父类会丢失传入的参数; 还会让父类构造函数重复执行,其中的方法也会重复执行(如果不new Ball,也会执行一次play())
function Ball(_a) {
    Box.call(this, _a);
}

Ball.prototype = new Box();
// 原型链上没有constructor,需要加上
Ball.prototype.constructor = Ball;

var b2 = new Ball(10);
console.log(b2);

/*
{
    a: 10,
    __proto__: Box{
        a: undefined, // 不是我们所需要的
        constructor: ƒ Ball(_a),
        __proto__: {
            aa: 10,
            play: ƒ(),
            constructor: ƒ Box(_a),
            __proto__: Object
        }
    }
}
*/

这里有一个需要明确的点:为什么要 new Box() ,而不是Box() 或者 Box

  • Box() :这样会直接执行 Box()this 指向window,而 window 下没有play()这个方法,并不能执行。

    Ball.prototype = Box(); // TypeError: this.play is not a function
    
  • Box: 在Box中刚开始打印this可以发现,实例化的Ball的原型是Box(这似乎满足我们的需求)。但是 aaplay() 并不在原型链上,而在Box的 prototyoe 上,并不能直接访问到。

    Ball.prototype = Box; // TypeError: this.play is not a function
    

三、原型式继承

  • 做法:创建一个临时性的构造函数,然后将父类的原型对象作为这个构造函数的原型,最后将临时类的一个新实例赋值给子类的原型。
  • 优点:解决了组合式继承执行两次 constructor 的问题。
  • 缺点中间类.prototype = 父类.prototype 这个过程相当于做了一次浅复制,父类上的引用类型的属性值,会被实例化的子类修改。
function Ball(_a) {
    Box.call(this, _a);
}

function F() { }
F.prototype = Box.prototype;

Ball.prototype = new F();
Ball.prototype.constructor = Ball;

let b3 = new Ball(10);
console.log(b3);
/*
{
    a: 10,
    __proto__: Box {
        constructor: ƒ Ball(_a)
        __proto__:{
            aa: 10,
            play: ƒ (),
            constructor: ƒ Box(_a),
            __proto__: Object
        }
    }
}
*/

缺点 - 引用类型被修改的例子:

Box.prototype.arr = [1, 2, 3];
b3.arr.push(4);

let b4 = new Ball(30);
b4.arr.push(5);
console.log(Box.prototype.arr); // [1, 2, 3, 4, 5]

这里有一个需要明确的点:为什么不直接 Ball.prototype = Box.prototype;

因为这样不是真正意义上的继承, BallBox 二者在原型链上没有了任何联系。

验证:

Ball.prototype = Box.prototype;
Ball.prototype.constructor = Ball;
let b5 = new Ball(10);
console.log(b5);

/*
{
    a: 10,
    __proto__: {
        aa: 10,
        play: ƒ (),
        constructor: ƒ Ball(_a),
        __proto__: Object
    }
}
*/

四、寄生式继承(常用!推荐!)

  • 做法:创建一个仅用于封装继承过程的函数,该函数在内部来实现类的继承。

  • 优点:寄生组合式继承、集寄生式继承和组合继承的优点于一身,是ES5实现基于类型继承的最有效方法

 // 参数:  sub: 子类   sup: 父类
function extend(sub, sup) {    
    // 创建一个中间类
    function F() { }

    // 将父类的原型赋值给这个中间替代类
    F.prototype = sup.prototype;

    // 将原子类的原型保存
    let subProto = sub.prototype;

    // 将子类的原型设置为中间替代类的实例对象
    sub.prototype = new F();

    // 将原子类的原型复制到子类原型上,合并超类原型和子类原型的属性方法
    Object.assign(sub.prototype, subProto);

    // 设置子类的构造函数时自身的构造函数,以防止因为设置原型而覆盖构造函数
    sub.prototype.constructor = sub;

    // 给子类的原型中添加一个属性,可以快捷的调用到父类的原型方法(目的只是为了让子类刚方便访问父类的属性和方法,类似于ES6的super())
    sub.prototype.sup = sup.prototype;

    // 如果父类的原型构造函数指向的不是父类构造函数,重新指向
    if (sup.prototype.constructor !== sup) {
        sup.prototype.constructor = sup;
    }
}

/* ===== 使用 extend() ===== */
function Ball(_a) {
    this.sup.constructor.call(this, _a);
}

extend(Ball, Box);

let b6 = new Ball(10);
console.log(b6);

/*
{
    a: 10,
    __proto__: Box {
        constructor: ƒ Ball(_a),
        sup: {aa: 10, play: ƒ, constructor: ƒ}
        __proto__: {
            aa: 10,
            play: ƒ (),
            constructor: ƒ Box(_a),
            __proto__: Object
        }
    }
}
*/
4.1 如果需要改写父类的方法,可以对同名方法进行覆盖
Ball.prototype.play = function () {
    this.sup.play.call(this);// 如果需要给父类的方法增加内容,则先执行父类的同名方法
    console.log("end");
}
4.2 Object.assign(sub.prototype, subProto) 的进阶写法

我们知道,constructor应该是不可枚举的,而使用上面的constructor是可枚举的,所以这一行代码,我们可以通过下面的方式进行改写。

var names = Object.getOwnPropertyNames(subProto);
for (var i = 0; i < names.length; i++) {
    var desc = Object.getOwnPropertyDescriptor(subProto, names[i]);
    Object.defineProperty(sub.prototype, names[i], desc);
}
4.3 也可以封装到Function上,只需要把sub换成this就可以了
Function.prototype.extend = function (sup) {
    function F() { }
    F.prototype = sup.prototype;
    let subProto = this.prototype;
    this.prototype = new F();
    var names = Object.getOwnPropertyNames(subProto);
    for (var i = 0; i < names.length; i++) {
        var desc = Object.getOwnPropertyDescriptor(subProto, names[i]);
        Object.defineProperty(this.prototype, names[i], desc);
    }
    this.prototype.constructor = this;
    this.prototype.sup = sup.prototype;
    if (sup.prototype.constructor !== sup) {
        sup.prototype.constructor = sup;
    }
}

应用:

function Ball(_a) {
    this.sup.constructor.call(this, _a);
}

Ball.prototype.play = function () {
    this.sup.play.call(this);
    console.log("end");
}

Ball.extend(Box);

let b7 = new Ball(10);
console.log(b7);

参考资料:

  • JavaScript中的继承 - MDN: https://developer.mozilla.org/zh-CN/docs/Learn/JavaScript/Objects/Inheritance

  • JS原型链与继承别再被问倒了:https://juejin.im/post/58f94c9bb123db411953691b#heading-0

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