JS基础-全方面掌握继承

前言

上篇文章详细解析了原型、原型链的相关知识点，这篇文章讲的是和原型链有密切关联的继承，它是前端基础中很重要的一个知识点，它对于代码复用来说非常有用，本篇将详细解析JS中的各种继承方式和优缺点进行，希望看完本篇文章能够对继承以及相关概念理解的更为透彻。

本篇文章需要先理解原型、原型链以及call 的相关知识：

JS基础-函数、对象和原型、原型链的关系

js基础-面试官想知道你有多理解call,apply,bind？

何为继承？

维基百科：继承可以使得子类具有父类别的各种属性和方法，而不需要再次编写相同的代码。

继承是一个类从另一个类获取方法和属性的过程。

PS：或者是多个类

JS实现继承的原理

记住这个概念，你会发现JS中的继承都是在实现这个目的，差异是它们的实现方式不同。

复制父类的属性和方法来重写子类原型对象。

原型链继承(new)：

function fatherFn() {
  this.some = '父类的this属性';
}
fatherFn.prototype.fatherFnSome =  '父类原型对象的属性或者方法';
// 子类
function sonFn() {
  this.obkoro1 = '子类的this属性';
}
// 核心步骤：重写子类的原型对象
sonFn.prototype = new fatherFn(); // 将fatherFn的实例赋值给sonFn的prototype
sonFn.prototype.sonFnSome = '子类原型对象的属性或者方法' // 子类的属性/方法声明在后面,避免被覆盖
// 实例化子类
const sonFnInstance = new sonFn();
console.log('子类的实例：', sonFnInstance);

原型链子类实例

原型链子类实例

原型链继承获取父类的属性和方法

  1. fatherFn通过this声明的属性/方法都会绑定在new期间创建的新对象上。
  2. 新对象的原型是father.prototype,通过原型链的属性查找到father.prototype的属性和方法。

理解new做了什么：

new在本文出现多次，new也是JS基础中很重要的一块内容，很多知识点会涉及到new，不太理解的要多看几遍。

  1. 创建一个全新的对象。
  2. 这个新对象的原型(__proto__)指向函数的prototype对象。
  3. 执行函数，函数的this会绑定在新创建的对象上。
  4. 如果函数没有返回其他对象(包括数组、函数、日期对象等)，那么会自动返回这个新对象。
  5. 返回的那个对象为构造函数的实例。

构造调用函数返回其他对象

返回其他对象会导致获取不到构造函数的实例，很容易因此引起意外的问题！

我们知道了fatherFn的this和prototype的属性/方法都跟new期间创建的新对象有关系。

如果在父类中返回了其他对象(new的第四点)，其他对象没有父类的this和prototype，因此导致原型链继承失败。

我们来测试一下，修改原型链继承中的父类fatherFn：

function fatherFn() {
  this.some = '父类的this属性';
  console.log('new fatherFn 期间生成的对象', this)
  return [ '数组对象', '函数对象', '日期对象', '正则对象', '等等等', '都不会返回new期间创建的新对象' ]
}

原型链继承返回其他对象,将导致原型链继承失败

PS： 本文中构造调用函数都不能返回其他函数，下文不再提及该点。

不要使用对象字面量的形式创建原型方法：

这种方式很容易在不经意间，清除/覆盖了原型对象原有的属性/方法，不该为了稍微简便一点，而使用这种写法。

有些人在需要在原型对象上创建多个属性和方法，会使用对象字面量的形式来创建：

sonFn.prototype = new fatherFn();
// 子类的prototype被清空后 重新赋值, 导致上一行代码失效
sonFn.prototype = {
    sonFnSome: '子类原型对象的属性',
    one: function() {},
    two: function() {},
    three: function() {}
}

还有一种常见的做法，该方式会导致函数原型对象的属性constructor丢失：

function test() {}
test.prototype = {
    ...
}

原型链继承的缺点

  1. 父类使用this声明的属性被所有实例共享

    原因是：实例化的父类(sonFn.prototype = new fatherFn())是一次性赋值到子类实例的原型(sonFn.prototype)上，它会将父类通过this声明的属性也在赋值到sonFn.prototype上。

值得一提的是：很多博客中说，引用类型的属性被所有实例共享，通常会用数组来举例，实际上数组以及其他父类通过this声明的属性也只是通过原型链查找去获取子类实例的原型(sonFn.prototype)上的值。

  1. 创建子类实例时，无法向父类构造函数传参，不够灵活。

这种模式父类的属性、方法一开始就是定义好的，无法向父类传参，不够灵活。

sonFn.prototype = new fatherFn()

借用构造函数继承(call)

 function fatherFn(...arr) {
  this.some = '父类的this属性';
  this.params = arr // 父类的参数
}
fatherFn.prototype.fatherFnSome = '父类原型对象的属性或者方法';
function sonFn(fatherParams, ...sonParams) {
  fatherFn.call(this, ...fatherParams); // 核心步骤: 将fatherFn的this指向sonFn的this对象上
  this.obkoro1 = '子类的this属性';
  this.sonParams = sonParams; // 子类的参数
}
sonFn.prototype.sonFnSome = '子类原型对象的属性或者方法'
let fatherParamsArr = ['父类的参数1', '父类的参数2']
let sonParamsArr = ['子类的参数1', '子类的参数2']
const sonFnInstance = new sonFn(fatherParamsArr, ...sonParamsArr); // 实例化子类
console.log('借用构造函数子类实例', sonFnInstance)

借用构造函数继承的子类实例

借用构造函数继承的子类实例

借用构造函数继承做了什么？

声明类，组织参数等，只是辅助的上下文代码，核心是借用构造函数使用call做了什么：

一经调用call/apply它们就会立即执行函数，并在函数执行时改变函数的this指向

fatherFn.call(this, ...fatherParams);
  1. 在子类中使用call调用父类，fatherFn将会被立即执行，并且将fatherFn函数的this指向sonFn的this。
  2. 因为函数执行了，所以fatherFn使用this声明的函数都会被声明到sonFn的this对象下。
  3. 实例化子类，this将指向new期间创建的新对象，返回该新对象。
  4. 对fatherFn.prototype没有任何操作，无法继承。

该对象的属性为：子类和父类声明的this属性/方法，它的原型是

PS: 关于call/apply/bind的更多细节，推荐查看我的博客：js基础-面试官想知道你有多理解call,apply,bind？[不看后悔系列]

借用构造函数继承的优缺点

优点：

  1. 可以向父类传递参数
  2. 解决了原型链继承中：父类属性使用this声明的属性会在所有实例共享的问题。

缺点：

  1. 只能继承父类通过this声明的属性/方法，不能继承父类prototype上的属性/方法。
  2. 父类方法无法复用：因为无法继承父类的prototype，所以每次子类实例化都要执行父类函数，重新声明父类this里所定义的方法，因此方法无法复用。

组合继承(call+new)

原理：使用原型链继承(new)将this和prototype声明的属性/方法继承至子类的prototype上，使用借用构造函数来继承父类通过this声明属性和方法至子类实例的属性上。

function fatherFn(...arr) {
  this.some = '父类的this属性';
  this.params = arr // 父类的参数
}
fatherFn.prototype.fatherFnSome = '父类原型对象的属性或者方法';
function sonFn() {
  fatherFn.call(this, '借用构造继承', '第二次调用'); // 借用构造继承: 继承父类通过this声明属性和方法至子类实例的属性上
  this.obkoro1 = '子类的this属性';
}
sonFn.prototype = new fatherFn('原型链继承', '第一次调用'); // 原型链继承: 将`this`和`prototype`声明的属性/方法继承至子类的`prototype`上
sonFn.prototype.sonFnSome = '子类原型对象的属性或者方法'
const sonFnInstance = new sonFn();
console.log('组合继承子类实例', sonFnInstance)

组合继承的子类实例

组合继承的子类实例

从图中可以看到fatherFn通过this声明的属性/方法，在子类实例的属性上，和其原型上都复制了一份，原因在代码中也有注释：

  1. 原型链继承: 父类通过this和prototype声明的属性/方法继承至子类的prototype上。
  2. 借用构造继承: 父类通过this声明属性和方法继承至子类实例的属性上。

组合继承的优缺点

优点：

完整继承(又不是不能用)，解决了：

  1. 父类通过this声明属性/方法被子类实例共享的问题(原型链继承的问题)
    每次实例化子类将重新初始化父类通过this声明的属性，实例根据原型链查找规则，每次都会
  2. 父类通过prototype声明的属性/方法无法继承的问题(借用构造函数的问题)。

缺点：

  1. 两次调用父类函数(new fatherFn()和fatherFn.call(this))，造成一定的性能损耗。
  2. 因调用两次父类,导致父类通过this声明的属性/方法，生成两份的问题。
  3. 原型链上下文丢失：子类和父类通过prototype声明的属性/方法都存在于子类的prototype上

原型式继承(Object.create())

继承对象原型-Object.create()实现

以下是Object.create()的模拟实现，使用Object.create()可以达成同样的效果，基本上现在都是使用Object.create()来做对象的原型继承。

function cloneObject(obj){
  function F(){}
  F.prototype = obj; // 将被继承的对象作为空函数的prototype
  return new F(); // 返回new期间创建的新对象,此对象的原型为被继承的对象, 通过原型链查找可以拿到被继承对象的属性
}

PS：上面Object.create()实现原理可以记一下，有些公司可能会让你讲一下它的实现原理。

例子：

let oldObj = { p: 1 };
let newObj = cloneObject(oldObj)
oldObj.p = 2
console.log('oldObj newObj', oldObj, newObj)

原型式继承

原型式继承优缺点：

优点： 兼容性好，最简单的对象继承。

缺点：

  1. 因为旧对象(oldObj)是实例对象(newObj)的原型，多个实例共享被继承对象的属性，存在篡改的可能。
  2. 无法传参

寄生式继承(封装继承过程)

创建一个仅用于封装继承过程的函数，该函数在内部以某种方式来增强对象，最后返回对象。

function createAnother(original){
  var clone = cloneObject(original); // 继承一个对象 返回新函数
  // do something 以某种方式来增强对象
  clone.some = function(){}; // 方法
  clone.obkoro1 = '封装继承过程'; // 属性
  return clone; // 返回这个对象
}

使用场景：专门为对象来做某种固定方式的增强。

寄生组合式继承(call+寄生式封装)

寄生组合式继承原理：

  1. 使用借用构造函数(call)来继承父类this声明的属性/方法
  2. 通过寄生式封装函数设置父类prototype为子类prototype的原型来继承父类的prototype声明的属性/方法。
function fatherFn(...arr) {
  this.some = '父类的this属性';
  this.params = arr // 父类的参数
}
fatherFn.prototype.fatherFnSome = '父类原型对象的属性或者方法';
function sonFn() {
  fatherFn.call(this, '借用构造继承'); // 核心1 借用构造继承: 继承父类通过this声明属性和方法至子类实例的属性上
  this.obkoro1 = '子类的this属性';
}
// 核心2 寄生式继承：封装了son.prototype对象原型式继承father.prototype的过程，并且增强了传入的对象。
function inheritPrototype(son, father) {
  const fatherFnPrototype = Object.create(father.prototype); // 原型式继承：浅拷贝father.prototype对象 father.prototype为新对象的原型
  son.prototype = fatherFnPrototype; // 设置father.prototype为son.prototype的原型
  son.prototype.constructor = son; // 修正constructor 指向
}
inheritPrototype(sonFn, fatherFn)
sonFn.prototype.sonFnSome = '子类原型对象的属性或者方法'
const sonFnInstance = new sonFn();
console.log('寄生组合式继承子类实例', sonFnInstance)

寄生组合式继承子类实例

寄生组合式继承子类实例

寄生组合式继承是最成熟的继承方法：

寄生组合式继承是最成熟的继承方法, 也是现在最常用的继承方法，众多JS库采用的继承方案也是它。

寄生组合式继承相对于组合继承有如下优点：

  1. 只调用一次父类fatherFn构造函数。

  2. 避免在子类prototype上创建不必要多余的属性。

  3. 使用原型式继承父类的prototype，保持了原型链上下文不变。

    子类的prototype只有子类通过prototype声明的属性/方法和父类prototype上的属性/方法泾渭分明。

ES6 extends继承：

ES6继承的原理跟寄生组合式继承是一样的。

ES6 extends核心代码：

这段代码是通过阮一峰-es6入门文档

  • ES5的继承实质上是先创建子类的实例对象，再将父类的方法添加到this上。

  • ES6的继承是先创建父类的实例对象this，再用子类的构造函数修改this。

    因为子类没有自己的this对象，所以必须先调用父类的super()方法。

扩展：

为什么要修正construct指向？

在寄生组合式继承中有一段如下一段修正constructor 指向的代码，很多人对于它的作用以及为什么要修正它不太清楚。

son.prototype.constructor = son; // 修正constructor 指向

construct的作用

MDN的定义：返回创建实例对象的Object构造函数的引用。

即返回实例对象的构造函数的引用，例如：

let instance = new sonFn()
instance.constructor // sonFn函数

construct的应用场景：

当我们只有实例对象没有构造函数的引用时：

某些场景下，我们对实例对象经过多轮导入导出，我们不知道实例是从哪个函数中构造出来或者追踪实例的构造函数，较为艰难。

这个时候就可以通过实例对象的constructor属性来得到构造函数的引用：

let instance = new sonFn() // 实例化子类
export instance;
// 多轮导入+导出，导致sonFn追踪非常麻烦，或者不想在文件中再引入sonFn
let  fn = instance.construct
// do something： new fn() / fn.prototype / fn.length / fn.arguments等等

保持construct指向的一致性：

因此每次重写函数的prototype都应该修正一下construct的指向，以保持读取construct行为的一致性。

小结

继承也是前端的高频面试题，了解本文中继承方法的优缺点，有助于更深刻的理解JS继承机制。除了组合继承和寄生式继承都是由其他方法组合而成的，分块理解会对它们理解的更深刻。

建议多看几遍本文，建个html文件试试文中的例子，两相结合更佳！

对prototype还不是很理解的同学，可以再看看：JS基础-函数、对象和原型、原型链的关系

觉得我的博客对你有帮助的话，就给我点个Star吧！

前端进阶积累、公众号、GitHub、wx:OBkoro1、邮箱：obkoro1@foxmail.com

以上2019/9/22

作者：OBKoro1

参考资料：

JS高级程序设计(红宝书)6.3继承

JavaScript常用八种继承方案

JS踩坑JavaScriptjs组合式继承借用构造函数继承原型链继承原型式继承寄生组合式继承继承

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