重溫Javascript繼承機制

上段時間，團隊內部有過好幾次給力的分享，這裡對西風師傅分享的繼承機制稍作整理一下，適當加了些口語化的描述，留作備案。

一、講個故事吧

澄清在先，Java和Javascript是雷鋒和雷峰塔的關係。Javascript原名Mocha，當時還叫做LiveScript，創造者是Brendan Eich，現任Mozilla公司首席技術官。

1994年，曆史上第一個比較成熟的網路瀏覽器——Navigator0.9版誕生在網景公司（Netscape），極為轟動。但是，Navigator0.9隻能用來瀏覽，不具備與訪問者互動的能力，比如，使用者提交一個資料表單，如果表單為空白，瀏覽器是無法判斷的，只能直接提交給伺服器端，再把空值的錯誤返回，讓使用者重新填寫，這樣顯然是低效率和浪費資源的。

這個時候，對於正處於技術革新最前沿的Netscape，開發一種實用的用戶端指令碼語言來處理這些問題變得必要起來，於是，這個任務落到了工程師Brendan Eich身上。他覺得吧，木必要設計得很複雜，只要能搞定一些簡單操作就夠了，比如判斷使用者有沒有填寫表單。

1994年正是物件導向編程（object-oriented programming）的興盛時代，C++是最流行的語言，而Java語言的1.0版即將於次年推出，Brendan Eich難免受其影響，他想將Javascript裡面所有的資料類型看做是對象（object），這一點與Java非常相似。但是，他馬上就遇到了一個難題，到底要不要設計”繼承”機制呢？

二、繼承的演變

1、採用new關鍵字產生執行個體

處理表單驗證這樣簡易功能指令碼語言顯然是不需要”繼承”機制的，然而如果Javascript裡面都是對象，就需要有一種辦法來把所有對象聯絡起來。最後，Brendan Eich還是設計了”繼承”。只是，他並沒有引入”類”（class）的概念，因為一旦有了”類”，Javascript就是一種完整的物件導向程式設計語言了，這好像有點太正式了，與設計初衷也遠了，同時增加了初學者的入門難度。

參照到C++和Java語言都使用new命令來產生執行個體：

C++這樣寫：

ClassName *object = new ClassName(param);

Java這樣寫：

Foo foo = new Foo();

那麼，也可以把new命令引入了Javascript，用來從原型對象產生一個執行個體對象。但是，Javascript中沒有”類”的話，怎樣表示原型對象呢？ 依然是參照C++和Java使用new命令時，都會調用”類”的建構函式（constructor）。Brendan Eich簡化了設計，在Javascript語言中，new命令後面跟的是建構函式，不再是類。 我們舉個例子來說，現在有一個叫做WD建構函式，表示前端開發（web-developper）對象的原型。

function WD(skill){    this.skill = skill;}

對這個建構函式使用new關鍵字，就會產生一個前端開發對象的執行個體。

var WD1 = new WD('html');console.log(WD1.skill); // html

在建構函式中的this關鍵字，它其實代表的是新建立的執行個體對象。

2、new 出來對象的缺陷

採用new關鍵字，用建構函式產生執行個體對象無法共用屬性和方法。 比如，在WD對象的建構函式中，設定一個執行個體對象的共有屬性skill。

function WD(skill){    this.skill = skill;    this.sex = '男';}

然後，產生兩個執行個體對象：

var WD1 = new WD('html');var WD2 = new WD('css');

這兩個對象的skill屬性是獨立的，修改其中一個，不會影響到另一個。

WD1.skill= 'Javascript';console.log(WD2.skill);//“css”，不受WD1的影響

每一個執行個體對象，都有自己的屬性和方法的副本。這不僅無法做到資料共用，也是極大的資源浪費。

3、引入prototype屬性

為了實現屬性和方法的共用，Brendan Eich決定為建構函式設定一個prototype屬性。這個屬性包含一個對象（以下簡稱”prototype對象”），所有執行個體對象需要共用的屬性和方法，都放在這個對象裡面；那些不需要共用的屬性和方法，就放在建構函式裡面。執行個體對象一旦建立，將自動引用prototype對象的屬性和方法。也就是說，執行個體對象的屬性和方法，分成兩種，一種是本地的，另一種是引用的。還是以WD建構函式為例，現在用prototype屬性進行改寫：

function WD(skill){    this.skill = skill;}WD.prototype = { sex : '男' };var WD1 = new WD('html');var WD2 = new WD('css');console.log(WD1.sex); // 男console.log(WD2.sex); // 男

現在，sex屬性放在prototype對象裡，是兩個執行個體對象共用的。只要修改了prototype對象，就會同時影響到兩個執行個體對象。

WD.prototype.sex = '女';console.log(WD1.sex); //女console.log(WD2.sex); // 女

由於所有的執行個體對象共用同一個prototype對象，那麼從外界看起來，prototype對象就好像是執行個體對象的原型，而執行個體對象則好像”繼承”了prototype對象一樣。這就是Javascript繼承機制的設計思想。

三、建構函式如何?繼承

現在有一個”MED”對象的建構函式（MED:Marketing Experience Design,營銷體驗設計）

function MED(){    this.aim = "營銷體驗設計";}

依然是”WD”對象的建構函式，

function WD(skill,sex){    this.skill = skill;    this.sex = sex;}

怎樣才能使”WD”繼承”MED”呢？

1) applyBinder 建構函式實現

最簡單的方法，大概就是使用call或apply方法，將父物件的建構函式綁定在子物件上，也就是在子物件建構函式中加一行：

function WD(skill,sex){    MED.apply(this, arguments);    this.skill = skill;    this.sex = sex;}var WD1 = new WD("Html","男");console.log(WD1.aim); // "營銷體驗設計"

2) prototype模式實現

我們通常的做法是使用prototype屬性。如果”WD”的prototype對象，指向一個MED的執行個體，那麼所有”WD”的執行個體，就能繼承MED了。

WD.prototype = new MED();//我們將WD的prototype對象指向一個MED的執行個體。WD.prototype.constructor = WD;var WD1 = new WD("Html","男");console.log(WD1.aim); // 營銷體驗設計

這句

WD.prototype = new MED();

相當於完全刪除了prototype 對象原先的值，然後賦予一個新值。那麼第二行又是什麼意思呢？

WD.prototype.constructor = WD;

原來，任何一個prototype對象都有一個constructor屬性，指向它的建構函式。也就是說，WD.prototype 這個對象的constructor屬性，是指向WD的。我們在前一步已經刪除了這個prototype對象原來的值，所以新的prototype對象沒有constructor屬性，需要我們手動加上去，否則後面的”繼承鏈”會出問題。這就是第二行的意思。

注意，這是很重要的一點，編程時務必要遵守，下文都遵循這一點，即如果替換了prototype對象，

o.prototype = {};

那麼，下一步必然是為新的prototype對象加上constructor屬性，並將這個屬性指回原來的建構函式。

o.prototype.constructor = o;

3) 從prototype直接繼承實現

由於MED對象中，不變的屬性都可以直接寫入MED.prototype。所以，我們也可以讓WD()跳過 MED()，直接繼承MED.prototype。 現在，我們先將MED對象改寫：

function MED(){ }MED.prototype.skill = "MED";

然後，將WD的prototype對象指向MED的prototype對象，這樣就完成了繼承。

WD.prototype = MED.prototype;WD.prototype.constructor = WD;var WD1 = new WD("Html","男");console.log(WD1.skill); // MED

與前一種方法相比，這樣做的優點是效率比較高（不用執行和建立MED的執行個體了），比較省記憶體。缺點是 WD.prototype和MED.prototype現在指向了同一個對象，那麼任何對WD.prototype的修改，都會反映到MED.prototype。所以，上面這一段代碼其實是有問題的。請看第二行

WD.prototype.constructor = WD;

這一句實際上把MED.prototype對象的constructor屬性也改掉了！

console.log(MED.prototype.constructor); // WD

4) 利用一個Null 物件作為中介來實現

由於”直接繼承prototype”存在上述的缺點，所以可以利用一個Null 物件作為中介。

var F = function(){};F.prototype = MED.prototype;WD.prototype = new F();WD.prototype.constructor = WD;

F是Null 物件，所以幾乎不佔記憶體。這時，修改WD的prototype對象，就不會影響到MED的prototype對象。

console.log(MED.prototype.constructor); // MED

5) 利用 prototype模式的封裝函數

我們將上面的方法，封裝成一個函數，便於使用。

function extend(Child, Parent) {    var F = function(){};    F.prototype = Parent.prototype;    Child.prototype = new F();    Child.prototype.constructor = Child;}

使用的時候，方法如下

extend(WD,MED);var WD1 = new WD("Html","男");console.log(WD1.aim); // 營銷體驗設計

這個extend函數就是YUI庫如何?繼承的方法。

6) 拷貝繼承實現

上面是採用prototype方式來實現繼承。其實既然子物件會擁有父物件的屬性和方法，我們直接採用”拷貝”方法也可以達到效果。簡單說，如果把父物件的所有屬性和方法，拷貝進子物件，不也能夠實現繼承嗎？ 首先，還是把MED的所有不變屬性，都放到它的prototype對象上。

function MED(){}MED.prototype.aim = "營銷體驗設計";

然後，再寫一個函數，實現屬性拷貝的目的。

function extendCopy(Child, Parent) {    var p = Parent.prototype;    var c = Child.prototype;    for (var i in p) {        c[i] = p[i];    }}

這個函數的作用，就是將父物件的prototype對象中的屬性，一一拷貝給Child對象的prototype對象。使用的時候，這樣寫：

extendCopy(WD, MED);var WD1 = new WD("Html","男");console.log(WD1.aim); // 營銷體驗設計

四、”非建構函式”的如何?繼承

比如，現在有一個對象，叫做”MED”–營銷體驗設計。

var MED = {    aim:'營銷體驗設計'}

還有一個對象，叫做”前端開發”。

var WD ={    skill:'html'}

請問怎樣才能讓”前端開發”去繼承”營銷體驗設計”，就是說，我怎樣才能產生一個”營銷體驗設計的前端開發”對象？ 這裡要注意，這兩個對象都是普通對象，不是建構函式，無法使用建構函式方法實現”繼承”。

1、object()方法

Json格式的發明者Douglas Crockford，提出了一個object()函數，可以做到這一點。

function object(o) {    function F() {}    F.prototype = o;    return new F();}

這個object()函數，其實只做一件事，就是把子物件的prototype屬性，指向父物件，從而使得子物件與父物件連在一起。 使用的時候，第一步先在父物件的基礎上，產生子物件：

var WD = object(MED);

然後，再加上子物件本身的屬性：

WD.skill = 'html';

這時，子物件已經繼承了父物件的屬性了。

console.log(WD.aim); //營銷體驗設計

2、淺拷貝

除了使用”prototype鏈”以外，還有另一種思路：把父物件的屬性，全部拷貝給子物件，也能實現繼承。 下面這個函數，就是在做拷貝：

function LightCopy(p) {    var c = {};    for (var i in p) {        c[i] = p[i];    }    //c.uber = p;    return c;}

使用的時候，這樣寫：

var WD = LightCopy(MED);WD.aim = '前端開發';

但是，這樣的拷貝有一個問題。那就是，如果父物件的屬性等於數組或另一個對象，那麼實際上，子物件獲得的只是一個記憶體位址，而不是真正拷貝，因此存在父物件被篡改的可能。請看，現在給MED添加一個”技能”屬性，它的值是一個數組。

MED.skills = ['‘html’','css','Javascript'];

通過LightCopy()函數，WD繼承了MED。

var WD = LightCopy(MED);

然後，我們為WD的”技能”添加一個屬性：

WD.skills.push('teamwork');

發生了什麼事？MED的”技能”也被篡改了！

console.log(WD.skills); //‘html’,'Javascript','css','teamwork'console.log(MED.skills); //‘html’,'Javascript','css','teamwork'

所以，LightCopy()只是拷貝基本類型的資料，我們把這種拷貝叫做”淺拷貝”。這是早期jQuery實現繼承的方式。

3、深拷貝

所謂”深拷貝”，就是能夠實現真正意義上的數組和對象的拷貝。它的實現並不難，只要遞迴調用”淺拷貝”就行了。

function deepCopy(p, c) {    var c = c || {};    for (var i in p) {        if (typeof p[i] === 'object') {            c[i] = (p[i].constructor === Array) ? [] : {};            deepCopy(p[i], c[i]);        } else {            c[i] = p[i];        }    }    return c;}

使用的時候這樣寫：

var WD = deepCopy(MED);

現在，給父物件加一個屬性，值為數組。然後，在子物件上修改這個屬性：

MED.skills = ['‘html’','css','Javascript'];WD.skills.push('teamwork');

這時，父物件就不會受到影響了。

console.log(WD.skills); //‘html’,'css','Javascript','teamwork'console.log(MED.skills); //‘html’,'css','Javascript'

目前，jQuery庫使用的就是這種繼承方法。