深入理解JavaScript系列(6) 强大的原型和原型链

前言
JavaScript 不包含传统的类继承模型，而是使用 prototypal 原型模型。

虽然这经常被当作是 JavaScript 的缺点被提及，其实基于原型的继承模型比传统的类继承还要强大。实现传统的类继承模型是很简单，但是实现 JavaScript 中的原型继承则要困难的多。

由于 JavaScript 是唯一一个被广泛使用的基于原型继承的语言，所以理解两种继承模式的差异是需要一定时间的，今天我们就来了解一下原型和原型链。

原型
10年前，我刚学习JavaScript的时候，一般都是用如下方式来写代码：

var decimalDigits = 2, 
tax = 5; function add(x, y) { 
return x + y; 
} 
function subtract(x, y) { 
return x - y; 
} 
//alert(add(1, 3));

通过执行各个function来得到结果，学习了原型之后，我们可以使用如下方式来美化一下代码。

原型使用方式1：
在使用原型之前，我们需要先将代码做一下小修改：

var Calculator = function (decimalDigits, tax) { 
this.decimalDigits = decimalDigits; 
this.tax = tax; 
};

然后，通过给Calculator对象的prototype属性赋值对象字面量来设定Calculator对象的原型。

Calculator.prototype = { 
add: function (x, y) { 
return x + y; 
}, subtract: function (x, y) { 
return x - y; 
} 
}; 
//alert((new Calculator()).add(1, 3));

这样，我们就可以new Calculator对象以后，就可以调用add方法来计算结果了。

原型使用方式2：
第二种方式是，在赋值原型prototype的时候使用function立即执行的表达式来赋值，即如下格式：

Calculator.prototype = function () { } ();
它的好处在前面的帖子里已经知道了，就是可以封装私有的function，通过return的形式暴露出简单的使用名称，以达到public/private的效果，修改后的代码如下：

Calculator.prototype = function () { 
add = function (x, y) { 
return x + y; 
}, subtract = function (x, y) { 
return x - y; 
} 
return { 
add: add, 
subtract: subtract 
} 
} (); 
//alert((new Calculator()).add(11, 3));

同样的方式，我们可以new Calculator对象以后调用add方法来计算结果了。

再来一点
分步声明：
上述使用原型的时候，有一个限制就是一次性设置了原型对象，我们再来说一下如何分来设置原型的每个属性吧。

var BaseCalculator = function () { 
//为每个实例都声明一个小数位数 
this.decimalDigits = 2; 
}; //使用原型给BaseCalculator扩展2个对象方法 
BaseCalculator.prototype.add = function (x, y) { 
return x + y; 
}; 
BaseCalculator.prototype.subtract = function (x, y) { 
return x - y; 
};

首先，声明了一个BaseCalculator对象，构造函数里会初始化一个小数位数的属性decimalDigits，然后通过原型属性设置2个function，分别是add(x,y)和subtract(x,y)，当然你也可以使用前面提到的2种方式的任何一种，我们的主要目的是看如何将BaseCalculator对象设置到真正的Calculator的原型上。

var BaseCalculator = function() { 
this.decimalDigits = 2; 
}; BaseCalculator.prototype = { 
add: function(x, y) { 
return x + y; 
}, 
subtract: function(x, y) { 
return x - y; 
} 
};

创建完上述代码以后，我们来开始：

var Calculator = function () { 
//为每个实例都声明一个税收数字 
this.tax = 5; 
}; Calculator.prototype = new BaseCalculator();

我们可以看到Calculator的原型是指向到BaseCalculator的一个实例上，目的是让Calculator集成它的add(x,y)和subtract(x,y)这2个function，还有一点要说的是，由于它的原型是BaseCalculator的一个实例，所以不管你创建多少个Calculator对象实例，他们的原型指向的都是同一个实例。

var calc = new Calculator(); 
alert(calc.add(1, 1)); 
//BaseCalculator 里声明的decimalDigits属性，在 Calculator里是可以访问到的 
alert(calc.decimalDigits);

上面的代码，运行以后，我们可以看到因为Calculator的原型是指向BaseCalculator的实例上的，所以可以访问他的decimalDigits属性值，那如果我不想让Calculator访问BaseCalculator的构造函数里声明的属性值，那怎么办呢？这么办：

var Calculator = function () { 
this.tax= 5; 
}; Calculator.prototype = BaseCalculator.prototype;

通过将BaseCalculator的原型赋给Calculator的原型，这样你在Calculator的实例上就访问不到那个decimalDigits值了，如果你访问如下代码，那将会提升出错。

var calc = new Calculator(); 
alert(calc.add(1, 1)); 
alert(calc.decimalDigits);

重写原型：
在使用第三方JS类库的时候，往往有时候他们定义的原型方法是不能满足我们的需要，但是又离不开这个类库，所以这时候我们就需要重写他们的原型中的一个或者多个属性或function，我们可以通过继续声明的同样的add代码的形式来达到覆盖重写前面的add功能，代码如下：

//覆盖前面Calculator的add() function 
Calculator.prototype.add = function (x, y) { 
return x + y + this.tax; 
}; var calc = new Calculator(); 
alert(calc.add(1, 1));

这样，我们计算得出的结果就比原来多出了一个tax的值，但是有一点需要注意：那就是重写的代码需要放在最后，这样才能覆盖前面的代码。

原型链
在将原型链之前，我们先上一段代码：

function Foo() { 
this.value = 42; 
} 
Foo.prototype = { 
method: function() {} 
}; function Bar() {} 
// 设置Bar的prototype属性为Foo的实例对象 
Bar.prototype = new Foo(); 
Bar.prototype.foo = 'Hello World'; 
// 修正Bar.prototype.constructor为Bar本身 
Bar.prototype.constructor = Bar; 
var test = new Bar() // 创建Bar的一个新实例 
// 原型链 
test [Bar的实例] 
Bar.prototype [Foo的实例] 
{ foo: 'Hello World' } 
Foo.prototype 
{method: ...}; 
Object.prototype 
{toString: ... /* etc. */};

上面的例子中，test 对象从 Bar.prototype 和 Foo.prototype 继承下来；因此，它能访问 Foo 的原型方法 method。同时，它也能够访问那个定义在原型上的 Foo 实例属性 value。需要注意的是 new Bar() 不会创造出一个新的 Foo 实例，而是重复使用它原型上的那个实例；因此，所有的 Bar 实例都会共享相同的 value 属性。

属性查找：
当查找一个对象的属性时，JavaScript 会向上遍历原型链，直到找到给定名称的属性为止，到查找到达原型链的顶部 - 也就是 Object.prototype - 但是仍然没有找到指定的属性，就会返回 undefined，我们来看一个例子：

function foo() { 
this.add = function (x, y) { 
return x + y; 
} 
} foo.prototype.add = function (x, y) { 
return x + y + 10; 
} 
Object.prototype.subtract = function (x, y) { 
return x - y; 
} 
var f = new foo(); 
alert(f.add(1, 2)); //结果是3，而不是13 
alert(f.subtract(1, 2)); //结果是-1

通过代码运行，我们发现subtract是安装我们所说的向上查找来得到结果的，但是add方式有点小不同，这也是我想强调的，就是属性在查找的时候是先查找自身的属性，如果没有再查找原型，再没有，再往上走，一直插到Object的原型上，所以在某种层面上说，用 for in语句遍历属性的时候，效率也是个问题。

还有一点我们需要注意的是，我们可以赋值任何类型的对象到原型上，但是不能赋值原子类型的值，比如如下代码是无效的：

function Foo() {} 
Foo.prototype = 1; // 无效

hasOwnProperty函数：
hasOwnProperty是Object.prototype的一个方法，它可是个好东西，他能判断一个对象是否包含自定义属性而不是原型链上的属性，因为hasOwnProperty 是 JavaScript 中唯一一个处理属性但是不查找原型链的函数。

// 修改Object.prototype 
Object.prototype.bar = 1; 
var foo = {goo: undefined}; foo.bar; // 1 
'bar' in foo; // true 
foo.hasOwnProperty('bar'); // false 
foo.hasOwnProperty('goo'); // true

只有 hasOwnProperty 可以给出正确和期望的结果，这在遍历对象的属性时会很有用。 没有其它方法可以用来排除原型链上的属性，而不是定义在对象自身上的属性。

但有个恶心的地方是：JavaScript 不会保护 hasOwnProperty 被非法占用，因此如果一个对象碰巧存在这个属性，就需要使用外部的 hasOwnProperty 函数来获取正确的结果。

var foo = { 
hasOwnProperty: function() { 
return false; 
}, 
bar: 'Here be dragons' 
}; foo.hasOwnProperty('bar'); // 总是返回 false 
// 使用{}对象的 hasOwnProperty，并将其上下为设置为foo 
{}.hasOwnProperty.call(foo, 'bar'); // true

当检查对象上某个属性是否存在时，hasOwnProperty 是唯一可用的方法。同时在使用 for in loop 遍历对象时，推荐总是使用 hasOwnProperty 方法，这将会避免原型对象扩展带来的干扰，我们来看一下例子：

// 修改 Object.prototype 
Object.prototype.bar = 1; var foo = {moo: 2}; 
for(var i in foo) { 
console.log(i); // 输出两个属性：bar 和 moo 
}

我们没办法改变for in语句的行为，所以想过滤结果就只能使用hasOwnProperty 方法，代码如下：

// foo 变量是上例中的 
for(var i in foo) { 
if (foo.hasOwnProperty(i)) { 
console.log(i); 
} 
}

这个版本的代码是唯一正确的写法。由于我们使用了 hasOwnProperty，所以这次只输出 moo。如果不使用 hasOwnProperty，则这段代码在原生对象原型（比如 Object.prototype）被扩展时可能会出错。

总结：推荐使用 hasOwnProperty，不要对代码运行的环境做任何假设，不要假设原生对象是否已经被扩展了。

总结
原型极大地丰富了我们的开发代码，但是在平时使用的过程中一定要注意上述提到的一些注意事项。