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JavaScript中的prototype原型學習指南
編輯:JavaScript基礎知識     

原型是什麼

Function 類型有一個屬性 prototype,直接翻譯過來就是原型。這個屬性就是一個指針,指向一個對象,這個對象包含一些屬性和方法,這些屬性和方法會被當前函數生成的所有實例(對象)所共享。

這句話根據前面所說的,細細琢磨下來,就可以得到下面代碼:

function Person(){
 ...
}
Person.prototype = {
 country : 'china',
 sayName : function(){
  ...
 }
}

先創建了一個 Function 類型的實例 person,然後 person 的方法 prototype 是一個對象,就聲明指向了一個對象。這個對象裡面的屬性和方法,會被當前 person 函數生成的實例所共享。也就是說:

person1 = new Person();
person2 = new Person();

person1 和 person2 都是通過 Person 這個 Function 類型實例,再次生成的實例,它們倆都有共同的屬性 country 和方法 sayName,因為它們都有某個指針(__proto__),直接指向 Person.prototype 所指向的對象。不過要注意 __proto__ 這個指針是不標准的,只有 Chrome 和 Firefox 等浏覽器自己定義的,實際中,也不會用到這個屬性,只是作為理解 prototype 來用:

201659145452510.png (668×270)

關於原型等用法,後面會更具體的講到。

創建對象的模式

下面,我們就來看下創建對象的方法和常用模式,以及它們之間的優缺點。

1.工廠模式

就像工廠一樣,抽象了創建具體對象的過程,用函數來封裝以特定接口創建對象的細節。通過使用函數代替部分重復工作,代碼如下:

function createPerson(name, age, job){
 var o = new Object();
 o.name = name;
 o.age = age;
 o.job = job;
 o.sayName = function(){
  alert(this.name);
 };
 return o;
}
var person1 = createPerson("jiangshui","22","engineer");

這樣就創建出來了一個人,工廠模式解決了多個相似對象重復創建問題,但是沒有解決對象識別問題。只是單純的創建了一個對象,而不管這個對象是從人類模版還是動物模版創建的,無法區分這個對象的類型。

2.構造函數模式

創建一個自定義的構造函數,從而定義自定義對象類型的屬性和方法。

function Person(name, age, job){
 this.name = name;
 this.age = age;
 this.job = jpb;
 this.sayName = function(){
  alert(this.name);
 };
};
var person1 = new Person(...);

3.構造函數模式與工廠模式區別:

  • 沒有顯式的創建對象。
  • 直接將屬性和方法賦值 this 對象。
  • 沒有 return 語句。

Person 是 Function 類型的對象,new 之後,會繼續產生一個對象,但這個新產生的對象,由於在函數中傳遞進去參數,並賦值給了 this 指針,那麼傳遞進去的內容,就變成了新產生對象的屬性或方法。

構造函數默認習慣是首字母大寫,上面代碼執行經歷了下面幾個步驟:

  • 創建一個新對象
  • 將構造函數作用域賦值給新對象
  • 執行構造函數中的代碼
  • 返回新對象

這樣生成的實例中,都默認包含一個 constructor 屬性指向構造函數,例如:

alert(person1.constructor == Person);

所以用構造函數模式,有類型的區分,可以將它的實例標識為一種特定的類型。

此外,構造函數就是普通的函數,因為要反饋得到新對象,所以用 new 來調用。如果不用的話,直接執行就跟普通函數一樣,例如上面,執行 Person.sayName() 會彈出 window.name,因為函數在 window 下面執行,所以 this 指向 window。

構造函數模式也是有缺陷的,構造函數模式裡面的方法,在每個實例上都重新創建了一遍,因此不同實例上的同名函數是不相等的。例如:

person1.sayName == person2.sayName; //false

也就是說,由構造函數生成的每個對象實例,屬性和方法都是獨有的,都是復制了一遍。屬性獨有是必須的,因為這正是對象之間不同的地方,但是很多方法功能和代碼都是一樣的,重復復制多次,顯然就會浪費資源。

所以我們可以把函數放在外面,然後在構造函數裡面,用指針指向這個函數,那麼生成的實例中,方法存儲的就是一個指向某函數的指針,也就共用一個函數了:

function Person(name, age){
 this.name = name;
 this.age = age;
 this.sayName = sayName;
}
function sayName(){
 alert(this.name);
}

但是這樣,這個函數就變成了全局函數,而且與 Person 構造函數關聯性不強,沒有封裝性可言。

下面有請原型模式登場。

原型模式

前面已經介紹了一部分關於原型的基礎知識。簡單的說,就是每個函數都有一個 prototype 屬性,指向一個對象(原型對象),這個對象裡面可以放一些屬性或者方法。然後這個函數生成的實例,會有一個不規范的屬性(__proto__)指向原型。

由此來看,你應該可以理解:prototype 產生的屬性和方法是所有實例共享的。

這樣正好解決了上面構造函數模式中,實例中函數的共用問題。例如下面代碼:

function Person(){
 ....
}
Person.prototype.name = "jiangshui";
Person.prototype.sayName = function(){
 alert(this.name);
};

var person1 = new Person();
person1.sayName(); //jiangshui

或者

Person.prototype = {
 constructor : Person,
 name : "jiangshui",
 sayName : function(){
  alert(this.name);
 }
};

第二種方法覆蓋了整個 prototype 對象,所以需要手動指定 constructor 屬性,指向構造函數否則會指向 Object。

梳理一下它們的關系:

  • Person.prototype -》 原型對象,可以定義一些屬性或者參數,被所有實例共用。
  • Person.prototype.constructor == Person —》 原型對象有個默認的屬性 constructor 指向該原型對象所屬的構造函數(注意另一種寫法會覆蓋掉這個屬性,需要重新指定)。
  • person1 = new Person() -》構造函數生成實例,實例包含了構造函數的內容和原型對象的內容。
  • person1.__proto__ -》指向創建這個實例的原型對象(不規范,不要用)。

使用 isPrototypeOf() 可以確定對象之間的關系。例如:

Person.prototype.isPrototypeOf(person1);

當代碼讀取某個對象的某個屬性,會執行搜索。先從當前對象開始,如果沒有,則搜索指針指向的原型對象,而不會搜索構造函數。對象實例可以訪問但是不能重寫原型對象的值。如果實例中設置了與原型對象同名的屬性,則搜索過程,在實例中結束而不會訪問原型對象,所以達到覆蓋的目的。因此即使這個屬性設置為 null,也表示在實例中已經存在該屬性,而不會取消掉這個屬性,從而可以訪問原型對應屬性。

所以需要使用 delete 操作符,完全刪除實例屬性,從而可以重新訪問原型。

原型是動態的,對原型對象所做的任何修改,都能立即從實例上反映出來。原因是實例與原型之間的松散鏈接關系,每次調用實例的屬性方法,都會進行一次查詢,如果原型變了,查詢結果也就變了。

了解原型之後,我們也可以對原生對象添加新方法或屬性。Object、Array、String 等原生引用類型,與上面構造函數類似,我們可以用 prototype 擴充它們的方法。例如:

String.prototype.startsWith = function(text){
 return this.indexOf(text) == 0;
};
var msg = "Hello World";
msg.startsWith("Hello");

這段代碼為 String 這個原生引用類型,增加了一個 startsWith 方法,功能就是傳遞進去一個參數,看看要測試的字符串是否以參數開始。由於原型的動態性,所以只要執行一下,所有字符串類型的變量全都獲得了這個方法。

但是不推薦使用這個方法,如果用的太多,代碼太多,會導致維護困難、代碼混亂等情況。一般情況下,會先繼承某個原生引用類型,然後再在新自定義的類型上創建。關於繼承,後面會再總結。

原型模式也不是萬能的,原型中的所有屬性和方法是被所有實例共享的,所以對於函數之類非常合適,而對於包含引用類型的屬性來說,就會產生一些沖突。例如:

function Person(){}
Person.prototype = {
 constructor : Person,
 friends : ["greg","jack"]
};
var person1 = new Person();
var person2 = new Person();
person1.friends.push("tom");
console.log(person2.friends);

你會在 console 中看到,person2 的 friends 多了一個 tom,這並不是我想要的,但是對 person1 定義他的朋友時,的確影響到了實例 person2。

所以我們要結合原型模式和構造函數模式來使用。

組合使用構造函數模式和原型模式

這就是最常用的模式,構造函數用來定義實例屬性,通過傳遞參數實現自定義;原型用來定義方法或者需要所有實例共享的屬性。這樣,既實現了自定義,又保證了共用,還避免了問題。

function Person(name, age, job){
 this.name = name;
 this.age = age;
 this.job = job;
 this.friends = ["greg","jack"];
}
Person.prototype = {
 constructor : Person,
 sayName : function(){
  alert(this.name);
 }
};
var jiangshui = new Person("jiangshui","22","engineer");

實際應用示例

OK,到了這裡,你可能會看懂原型是啥,以及如何創建對象,可是,這些又有什麼用?確實,我之前的工作,一直也就是用 jQuery 寫一些代碼就可以了,根本用不到封裝然後生成對象實現功能等。那這些究竟有什麼用?

這種開發方式主要用於模塊化和組建化的開發。比如你常用的彈窗功能,你當然可以把彈窗有關代碼,每次都粘貼復制,然後修改一下就可以用在項目裡面了。更好的選擇是把你的彈窗功能代碼,抽象封裝成這樣的一個組件,這樣當你需要用彈窗的時候,只需要傳遞參數生成一個彈窗實例,就可以調用了。

原型對象和原型鏈

在Javascript中,萬物皆對象,但對象也有區別,大致可以分為兩類,即:普通對象(Object)和函數對象(Function)。

一般而言,通過new Function產生的對象是函數對象,其他對象都是普通對象。

舉例說明:

function f1(){
  //todo
}
var f2 = function(){
  //todo
};
var f3 = new Function('x','console.log(x)');
 
var o1 = {};
var o2 = new Object();
var o3 = new f1();
 
console.log(
  typeof f1,//function
  typeof f2,//function
  typeof f3,//function
  typeof o1,//object
  typeof o2,//object
  typeof o3 //object
);
>> function function function object object object

f1屬於函數的聲明,最常見的函數定義方式,f2實際上是一個匿名函數,把這個匿名函數賦值給了f2,屬於函數表達式,f3不常見,但也是一種函數對象。

Function是JS自帶的對象,f1,f2在創建的時候,JS會自動通過new Function()的方式來構建這些對象,因此,這三個對象都是通過new Function()創建的。

在Javascript中創建對象有兩種方式:對象字面量和使用new表達式,o1和o2的創建恰好對應了這兩種方式,重點講一下o3, 如果用Java和C#的思路來理解的話,o3是f1的實例對象,o3和f1是同一類型,至少我以前這麼認為,其實不然…

那麼怎麼理解呢? 很簡單,看o3是不是通過new Function產生的, 顯然不是,既然不是函數對象,那就是普通對象 。

通過對函數對象和普通對象的簡單理解之後,我們再來了解一下Javascript中的原型和原型鏈:

在JS中,每當創建一個函數對象f1 時,該對象中都會內置一些屬性,其中包括prototype和__proto__,  prototype即原型對象,它記錄著f1的一些屬性和方法。

需要注意的是,prototype 對f1是不可見的,也就是說,f1不會查找prototype中的屬性和方法。

function f(){}
f.prototype.foo = "abc";
console.log(f.foo); //undefined

那麼,prototype有什麼用呢? 其實prototype的主要作用就是繼承。 通俗一點講,prototype中定義的屬性和方法都是留給自己的“後代”用的,因此,子類完全可以訪問prototype中的屬性和方法。

想要知道f1是如何把prototype留給“後代”,我們需要了解一下JS中的原型鏈,此時,JS中的 __proto__ 入場了,這哥們長的很奇特,隱藏的也很深,以致於你經常見不到它,但它在普通對象和函數對象中都存在, 它的作用就是保存父類的prototype對象,JS在通過new 表達式創建一個對象的時候,通常會把父類的prototype賦值給新對象的__proto__屬性,這樣,就形成了一代代傳承…

function f(){}
f.prototype.foo = "abc";
var obj = new f();
console.log(obj.foo); //abc

現在我們知道,obj中__proto__保存的是f的prototype, 那麼f的prototype中的__proto__中保存的是什麼呢? 看下圖:

201659150626664.png (515×122)

如圖所示,f.prototype的__proto__中保存的是Object.prototype,Object.prototype對象中也有__proto__,而從輸出結果看,Object.prototype.__proto__ 是null,表示obj對象原型鏈的終結。如下圖所示:

201659150641500.png (607×148)

obj對象擁有這樣一個原型鏈以後,當obj.foo執行時,obj會先查找自身是否有該屬性,但不會查找自己的prototype,當找不到foo時,obj就沿著原型鏈依次去查找…

在上面的例子中,我們在f的prototype上定義了foo屬性,這時obj就會在原型鏈上找到這個屬性並執行。

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