对Javascript 类、原型链、继承的理解

一、序言

  和其他面向对象的语言（如Java）不同，Javascript语言对类的实现和继承的实现没有标准的定义，而是将这些交给了程序员，让程序员更加灵活地（当然刚开始也更加头疼）去定义类，实现继承。（以下不讨论ES6中利用class、extends关键字来实现类和继承；实质上，ES6中的class、extends关键字是利用语法糖实现的）

Javascript灵活到甚至可以实现接口的封装（类似Java中的Interface和implements）。

二、类的实现

1.我对类的理解
首先，我先说说我对类的理解：类是包含了一系列【属性/方法】的集合，可以通过类的构造函数创建一个实例对象（例如人类是一个类，而每一个人就是一个实例对象），而这个实例对象中会包含两方面内容：
a.类的所有非静态【属性/方法】
非静态【属性/方法】就是每一个实例所特有的，属于个性。（例如每个人的名字都不相同，而名字这个属性就是一个非静态属性）
b.类的所有静态【属性/方法】
静态【属性/方法】就是每一个实例所共享的，属于共性。（例如每个人都要吃饭，而吃饭这个方法就是一个非静态方法）
2.Javascript对类的实现
a.利用函数创建类，利用new关键字生成实例对象
（话不多说，先上代码，以下没有特别说明的话，我都会先上代码，然后进行解释说明）

// 代码2.2.a
function Human() {
    console.log('create human here')
}
var fakeperson = Human() // undefined
var person = new Human() // {}

这里Human既是一个普通函数，也是一个类的构造函数，当调用Human()的时候，它作为一个普通函数会被执行，会输出create human here，但是没有返回值（即返回undefined）；而当调用new Human()时，也会输出create human here并且返回一个对象。因为我们用Human这个函数来构造对象，所以我们也把Human称作构造函数。所以通过定义构造函数，就相当于定义了一个类，通过new关键字，即可生成一个实例化的对象。

b.利用构造函数实现非静态【属性/方法】

// 代码2.2.b
function Human(name) {
    this.name = name
}
var person_1 = new Human('Jack')
var person_2 = new Human('Rose')
console.log(person_1.name)  // Jack
console.log(person_2.name)  // Rose

这里的Human构造函数中多了一个参数并且函数体中多了一句this.name = name，这句话的中的this指针指向new关键字返回的实例化对象，所以根据构造函数参数的不同，其生成的对象中的具有的属性name的值也会不同。而这里的name就是这个类的 非静态【属性/方法】

c.利用prototype实现静态【属性/方法】
这里因为要用到原型链的知识，所以放到原型链后面说。

三、原型链

1.类的prototype是什么？
在Javascript中，每当我们定义一个构造函数，Javascript引擎就会自动为这个类中添加一个prototype（也被称作原型）
2.对象的__proto__是什么？
在Javascript中，每当我们使用new创建一个对象时，Javascript引擎就会自动为这个对象中添加一个__proto__属性，并让其指向其类的prototype

// 代码3.2
function Human(name) {
    this.name = name
}
console.log(Human.prototype)
var person_test1 = new Human('Test1')
var person_test2 = new Human('Test2')
console.log(person_test1.__proto__)
console.log(person_test2.__proto__)
console.log(Human.prototype === person_test1.__proto__) // true
console.log(Human.prototype === person_test2.__proto__) // true

我们会发现Human.prototype是一个对象，Human类的实例化对象person_test1、person_test2下都有一个属性__proto__也是对象，并且它们都等于Human.prototype，我们知道在Javascript中引用类型的相等意味着他们所指向的是同一个对象。所以我们可以得到结论，任何一个实例化对象的__proto__属性都指向其类的prototype。
3.对象的__proto__有什么作用？

// 代码3.3
var Pproto = {
    name:'jack'
}
var person = {
    __proto__:Pproto
}
console.log(person.name) // jack
person.name = 'joker'
console.log(person.name) // joker

我们发现最开始我们并没有给person定义name属性，为什么console出来jack呢？这就是Javascript著名的原型链的结果啦。话不多说，先上图：

当我们访问person.name时，发生了什么呢？
首先它会访问person对象本身的属性，如果本身没有定义name属性的话，它会去寻找它的__proto__属性对象，在这个例子中person的__proto__属性对应的是Pproto对象，所以person的__proto__指向了Pproto，然后我们发现Pproto对象是具有name属性的，那么person.name就到此为止，返回了jack，但是如果我们又给person加上了一个自身的属性name呢？这时，再次person.name就不会再寻找__proto__了，因为person本身已经具有了name属性，而且其值为joker，所以这里会返回joker.

我们注意到上图中Pproto的__proto__指向了Object，这是因为每一个通过字面量的方式创建出来的对象它们都默认是Object类的对象，所以它们的__proto__自然指向Object.prototype。

4.利用prototype实现静态【属性/方法】

// 代码3.4
function Human(name) {
    this.name = name
}
Human.prototype.eat = function () {
    console.log('I eat!')
}
var person_1 = new Human('Jack')
var person_2 = new Human('Rose')
person_1.eat() // I eat!
person_2.eat() // I eat!
console.log(person_1.eat === person_2.eat) // true

这里我们在构造函数外多写了一句：Human.prototype.eat = function() {...} 这样以后每个通过Human实例化的对象的__proto__都会指向Human.prototype，并且根据上述原型链知识，我们可以知道只要构造函数中没有定义同名的非静态【属性/方法】，那么每个对象访问say方法时，访问的其实都是Human.prototype.say方法，这样我们就利用prototype实现了类的静态【属性/方法】，所有的对象实现了共有的特性，那就是eat

四、继承的实现

1.我对继承的理解
假如有n（n>=2）个类，他们的一些【属性/方法】不一样，但是也有一些【属性/方法】是相同的，所以我们每次定义它们的时候都要重复的去定义这些相同的【属性/方法】，那样岂不是很烦？所以一些牛逼的程序员想到，能不能像儿子继承父亲的基因一样，让这些类也像“儿子们”一样去“继承”他们的“父亲”（而这里的父亲就是包含他们所具有的相同的【属性/方法】）。这样我们就可以多定义一个类，把它叫做父类，在它的里面包含所有的这些子类所具有的相同的【属性/方法】，然后通过继承的方式，让所有的子类都可以访问这些【属性/方法】，而不用每次都在子类的定义中去定义这些【属性/方法】了。
2.原型链实现继承（让子类继承了父类的静态【属性/方法】）

// 代码4.1
function Father() {
}
Father.prototype.say = function() {
    console.log('I am talking...')
}
function Son() {
}
var sonObj_1 = new Son()
console.log(sonObj_1.say) // undefined

// 原型链实现继承的关键代码
Son.prototype = new Father()

var sonObj_2 = new Son()
console.log(sonObj_2.say) // function() {...}

看到这句Son.prototype = new Father()你可能有点蒙圈，没关系，我先上个原型链的图，你分分钟就能明白了

对着图我们想一想，首先，一开始Son、Father两个类没有什么关系，所以在访问say的时候肯定是undefined，但是当我们使用了Son.prototype = new Father()后，我们知道通过new Son()生成的对象都会有__proto__属性，而这个属性指向Son.prototype，而这里我们又让它等于了一个Father的对象，而Father类又定义了静态方法say，所以这里我们的sonObj_2通过沿着原型链寻找，寻找到了say方法，于是就可以访问到Father类的静态方法say了。这样就实现了子类继承了父类的静态【属性/方法】，那么如何让子类继承父类的非静态【属性/方法】呢？
3.构造函数实现继承（让子类继承了父类的非静态【属性/方法】）

// 代码4.3
function Father(name) {
    this.name = name
}
function Son() {
    Father.apply(this, arguments)
    this.sing = function() {
        console.log(this.name + ' is singing...')
    }
}
var sonObj_1 = new Son('jack')
var sonObj_2 = new Son('rose')
sonObj_1.sing() // jack is singing...
sonObj_2.sing() // rose is singing...

在这个例子中，通过在Son的构造函数中利用apply函数，执行了Father的构造函数，所以每一个Son对象实例化的过程中都会执行Father的构造函数，从而得到name属性，这样，每一个Son实例化的Son对象都会有不同的name属性值，于是就实现了子类继承了父类的非静态【属性/方法】

4.组合方式实现继承（组合 原型链继承 + 构造函数继承）
顾名思义，就是结合上述两种方法，然后同时实现对父类的静态及非静态【属性/方法】的继承，代码如下：

// 代码4.4
function Father(name) {
    this.name = name
}
Father.prototype.sayName = function() {
    console.log('My name is ' + this.name)
}
function Son() {
    Father.apply(this, arguments)
}
Son.prototype = new Father('father')
var sonObj_1 = new Son('jack')
var sonObj_2 = new Son('rose')
sonObj_1.sayName() // My name is jack
sonObj_2.sayName() // My name is rose

这里子类Son没有一个自己的方法，它的sayName方法继承自父类的静态方法sayName，构造函数中继承了父类的构造函数方法，所以得到了非静态的name属性，因此它的实例对象都可以调用静态方法sayName，但是因为它们各自的name不同，所以打印出来的name的值也不同。看到这里，大家可能认为这已经是一种完美无缺的Javascript的继承方式了，但是还差一丢丢，因为原型链继承不是一种纯粹的继承原型的方式，它有副作用，为什么呢？因为在我们调用Son.prototype = new Father()的时候，不仅仅使Son的原型指向了一个Father的实例对象，而且还让Father的构造函数执行了一遍，这样就会执行this.name = name；所以这个Father对象就不纯粹了，它具有了name属性，并且值为father，那为什么之后我们访问的时候访问不到这个值呢？这又是因为原型链的原因啦，话不多说先上图：


所以这里父类的构造函数在进行原型链继承的时候也执行了一次，并且在原型链上生成了一个我们永远也不需要访问的name属性，而这肯定是占内存的（想象一下name不是一个字符串，而是一个对象），那么我们怎么能让原型链继承更纯粹一点呢？让它只继承原型（静态【属性/方法】）呢？

5.寄生组合方式实现继承
为了让原型链继承的更纯粹，这里我们引入一个Super函数，让Father的原型寄生在Super的原型上，然后让Son去继承Super，最后我们把这个过程放到一个闭包内，这样Super就不会污染全局变量啦，话不多说上代码：

// 代码4.4
function Father(name) {
    this.name = name
}
Father.prototype.sayName = function() {
    console.log('My name is ' + this.name)
}
function Son() {
    Father.apply(this, arguments)
}
(function () {
   function Super(){}
   Super.prototype = Father.prototype
   Son.prototype = new Super()
}())
var sonObj_1 = new Son('jack')

这个时候再去打印sonObj1就会发现，它的原型中已经没有name属性啦，如下所示: