面试官问:JS的继承

写于2019年2月20日

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{
    // ...
}

点击这里查看 React github源码

面试官可以顺着这个问JS继承的相关问题,比如:ES6class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-原型对象-实例关系图By@若川

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:

ES6继承(extends)关系图By@若川 结合代码和图可以知道。 ES6 extends 继承,主要就是:

    1. 把子类构造函数(Child)的原型(__proto__)指向了父类构造函数(Parent),
    1. 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。

    1. 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,什么可以设置了__proto__链接呢。

newObject.createObject.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newnew出来的实例的__proto__指向构造函数的prototype,这就是new做的事情。 摘抄一下之前写过文章的一段。面试官问:能否模拟实现JS的new操作符,有兴趣的读者可以点击查看。

new做了什么:

  1. 创建了一个全新的对象。
  2. 这个对象会被执行[[Prototype]](也就是__proto__)链接。
  3. 生成的新对象会绑定到函数调用的this
  4. 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。
  5. 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 MDN

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 nullObject.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。 nodejs utils inherits

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);
}

ES6extendsES5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。

推荐阅读JS继承相关的书籍章节

《JavaScript高级程序设计第3版》-第6章 面向对象的程序设计,6种继承的方案,分别是原型链继承、借用构造函数继承、组合继承、原型式继承、寄生式继承、寄生组合式继承。图灵社区本书地址,后文放出github链接,里面包含这几种继承的代码demo

《JavaScript面向对象编程第2版》-第6章 继承,12种继承的方案。1.原型链法(仿传统)、2.仅从原型继承法、3.临时构造器法、4.原型属性拷贝法、5.全属性拷贝法(即浅拷贝法)、6.深拷贝法、7.原型继承法、8.扩展与增强模式、9.多重继承法、10.寄生继承法、11.构造器借用法、12.构造器借用与属性拷贝法。

ES6标准入门-第21章class的继承

《深入理解ES6》-第9章 JavaScript中的类

《你不知道的JavaScript-上卷》第6章 行为委托和附录A ES6中的class

总结

继承对于JS来说就是父类拥有的方法和属性、静态方法等,子类也要拥有。子类中可以利用原型链查找,也可以在子类调用父类,或者从父类拷贝一份到子类等方案。 继承方法可以有很多,重点在于必须理解并熟 悉这些对象、原型以及构造器的工作方式,剩下的就简单了。寄生组合式继承是开发者使用比较多的。 回顾寄生组合式继承。主要就是三点:

    1. 子类构造函数的__proto__指向父类构造器,继承父类的静态方法。
    1. 子类构造函数的prototype__proto__指向父类构造器的prototype,继承父类的方法。
    1. 子类构造器里调用父类构造器,继承父类的属性。 行文到此,文章就基本写完了。文章代码和图片等资源放在这里github inhertdemo展示es6-extends,结合console、source面板查看更佳。

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最后更新时间: 8/10/2019, 4:15:23 PM