前端：面向對象編程-對象的繼承

原型對象概述

構造函數的缺點

JavaScript 通過構造函數生成新對象，因此構造函數可以視爲對象的模板。實例對象的屬性和方法，可以定義在構造函數內部。

function Cat (name, color) {
  this.name = name;
  this.color = color;
}

var cat1 = new Cat('大毛', '白色');

cat1.name // '大毛'
cat1.color // '白色'

上面代碼中，Cat函數是一個構造函數，函數內部定義了name屬性和color屬性，所有實例對象（上例是cat1）都會生成這兩個屬性，即這兩個屬性會定義在實例對象上面。

通過構造函數爲實例對象定義屬性，雖然很方便，但是有一個缺點。同一個構造函數的多個實例之間，無法共享屬性，從而造成對系統資源的浪費。

function Cat(name, color) {
  this.name = name;
  this.color = color;
  this.meow = function () {
    console.log('喵喵');
  };
}

var cat1 = new Cat('大毛', '白色');
var cat2 = new Cat('二毛', '黑色');

cat1.meow === cat2.meow
// false

上面代碼中，cat1和cat2是同一個構造函數的兩個實例，它們都具有meow方法。由於meow方法是生成在每個實例對象上面，所以兩個實例就生成了兩次。也就是說，每新建一個實例，就會新建一個meow方法。這既沒有必要，又浪費系統資源，因爲所有meow方法都是同樣的行爲，完全應該共享。

這個問題的解決方法，就是 JavaScript 的原型對象（prototype）。

prototype 屬性的作用

JavaScript 繼承機制的設計思想就是，原型對象的所有屬性和方法，都能被實例對象共享。也就是說，如果屬性和方法定義在原型上，那麼所有實例對象就能共享，不僅節省了內存，還體現了實例對象之間的聯繫。

下面，先看怎麼爲對象指定原型。JavaScript 規定，每個函數都有一個prototype屬性，指向一個對象。

function f() {}
typeof f.prototype // "object"

上面代碼中，函數f默認具有prototype屬性，指向一個對象。

對於普通函數來說，該屬性基本無用。但是，對於構造函數來說，生成實例的時候，該屬性會自動成爲實例對象的原型。

function Animal(name) {
  this.name = name;
}
Animal.prototype.color = 'white';

var cat1 = new Animal('大毛');
var cat2 = new Animal('二毛');

cat1.color // 'white'
cat2.color // 'white'

上面代碼中，構造函數Animal的prototype屬性，就是實例對象cat1和cat2的原型對象。原型對象上添加一個color屬性，結果，實例對象都共享了該屬性。

原型對象的屬性不是實例對象自身的屬性。只要修改原型對象，變動就立刻會體現在所有實例對象上。

Animal.prototype.color = 'yellow';

cat1.color // "yellow"
cat2.color // "yellow"

上面代碼中，原型對象的color屬性的值變爲yellow，兩個實例對象的color屬性立刻跟着變了。這是因爲實例對象其實沒有color屬性，都是讀取原型對象的color屬性。也就是說，當實例對象本身沒有某個屬性或方法的時候，它會到原型對象去尋找該屬性或方法。這就是原型對象的特殊之處。

如果實例對象自身就有某個屬性或方法，它就不會再去原型對象尋找這個屬性或方法。

cat1.color = 'black';

cat1.color // 'black'
cat2.color // 'yellow'
Animal.prototype.color // 'yellow';

上面代碼中，實例對象cat1的color屬性改爲black，就使得它不再去原型對象讀取color屬性，後者的值依然爲yellow。

總結一下，原型對象的作用，就是定義所有實例對象共享的屬性和方法。這也是它被稱爲原型對象的原因，而實例對象可以視作從原型對象衍生出來的子對象。

Animal.prototype.walk = function () {
  console.log(this.name + ' is walking');
};

上面代碼中，Animal.prototype對象上面定義了一個walk方法，這個方法將可以在所有Animal實例對象上面調用。

原型鏈

JavaScript 規定，所有對象都有自己的原型對象（prototype）。一方面，任何一個對象，都可以充當其他對象的原型；另一方面，由於原型對象也是對象，所以它也有自己的原型。因此，就會形成一個“原型鏈”（prototype chain）：對象到原型，再到原型的原型……

如果一層層地上溯，所有對象的原型最終都可以上溯到Object.prototype，即Object構造函數的prototype屬性。也就是說，所有對象都繼承了Object.prototype的屬性。這就是所有對象都有valueOf和toString方法的原因，因爲這是從Object.prototype繼承的。

那麼，Object.prototype對象有沒有它的原型呢？回答是Object.prototype的原型是null。null沒有任何屬性和方法，也沒有自己的原型。因此，原型鏈的盡頭就是null。

Object.getPrototypeOf(Object.prototype)
// null

上面代碼表示，Object.prototype對象的原型是null，由於null沒有任何屬性，所以原型鏈到此爲止。Object.getPrototypeOf方法返回參數對象的原型，具體介紹請看後文。

讀取對象的某個屬性時，JavaScript 引擎先尋找對象本身的屬性，如果找不到，就到它的原型去找，如果還是找不到，就到原型的原型去找。如果直到最頂層的Object.prototype還是找不到，則返回undefined。如果對象自身和它的原型，都定義了一個同名屬性，那麼優先讀取對象自身的屬性，這叫做“覆蓋”（overriding）。

注意，一級級向上，在整個原型鏈上尋找某個屬性，對性能是有影響的。所尋找的屬性在越上層的原型對象，對性能的影響越大。如果尋找某個不存在的屬性，將會遍歷整個原型鏈。

舉例來說，如果讓構造函數的prototype屬性指向一個數組，就意味着實例對象可以調用數組方法。

var MyArray = function () {};

MyArray.prototype = new Array();
MyArray.prototype.constructor = MyArray;

var mine = new MyArray();
mine.push(1, 2, 3);
mine.length // 3
mine instanceof Array // true

上面代碼中，mine是構造函數MyArray的實例對象，由於MyArray.prototype指向一個數組實例，使得mine可以調用數組方法（這些方法定義在數組實例的prototype對象上面）。最後那行instanceof表達式，用來比較一個對象是否爲某個構造函數的實例，結果就是證明mine爲Array的實例，instanceof運算符的詳細解釋詳見後文。

上面代碼還出現了原型對象的contructor屬性，這個屬性的含義下一節就來解釋。

constructor 屬性

prototype對象有一個constructor屬性，默認指向prototype對象所在的構造函數。

function P() {}
P.prototype.constructor === P // true

由於constructor屬性定義在prototype對象上面，意味着可以被所有實例對象繼承。

function P() {}
var p = new P();

p.constructor === P // true
p.constructor === P.prototype.constructor // true
p.hasOwnProperty('constructor') // false

上面代碼中，p是構造函數P的實例對象，但是p自身沒有constructor屬性，該屬性其實是讀取原型鏈上面的P.prototype.constructor屬性。

constructor屬性的作用是，可以得知某個實例對象，到底是哪一個構造函數產生的。

function F() {};
var f = new F();

f.constructor === F // true
f.constructor === RegExp // false

上面代碼中，constructor屬性確定了實例對象f的構造函數是F，而不是RegExp。

另一方面，有了constructor屬性，就可以從一個實例對象新建另一個實例。

function Constr() {}
var x = new Constr();

var y = new x.constructor();
y instanceof Constr // true

上面代碼中，x是構造函數Constr的實例，可以從x.constructor間接調用構造函數。這使得在實例方法中，調用自身的構造函數成爲可能。

Constr.prototype.createCopy = function () {
  return new this.constructor();
};

上面代碼中，createCopy方法調用構造函數，新建另一個實例。

constructor屬性表示原型對象與構造函數之間的關聯關係，如果修改了原型對象，一般會同時修改constructor屬性，防止引用的時候出錯。

function Person(name) {
  this.name = name;
}

Person.prototype.constructor === Person // true

Person.prototype = {
  method: function () {}
};

Person.prototype.constructor === Person // false
Person.prototype.constructor === Object // true

上面代碼中，構造函數Person的原型對象改掉了，但是沒有修改constructor屬性，導致這個屬性不再指向Person。由於Person的新原型是一個普通對象，而普通對象的contructor屬性指向Object構造函數，導致Person.prototype.constructor變成了Object。

所以，修改原型對象時，一般要同時修改constructor屬性的指向。

// 壞的寫法
C.prototype = {
  method1: function (...) { ... },
  // ...
};

// 好的寫法
C.prototype = {
  constructor: C,
  method1: function (...) { ... },
  // ...
};

// 更好的寫法
C.prototype.method1 = function (...) { ... };

上面代碼中，要麼將constructor屬性重新指向原來的構造函數，要麼只在原型對象上添加方法，這樣可以保證instanceof運算符不會失真。

如果不能確定constructor屬性是什麼函數，還有一個辦法：通過name屬性，從實例得到構造函數的名稱。

function Foo() {}
var f = new Foo();
f.constructor.name // "Foo"

instanceof 運算符

instanceof運算符返回一個布爾值，表示對象是否爲某個構造函數的實例。

var v = new Vehicle();
v instanceof Vehicle // true

上面代碼中，對象v是構造函數Vehicle的實例，所以返回true。

instanceof運算符的左邊是實例對象，右邊是構造函數。它會檢查右邊構建函數的原型對象（prototype），是否在左邊對象的原型鏈上。因此，下面兩種寫法是等價的。

v instanceof Vehicle
// 等同於
Vehicle.prototype.isPrototypeOf(v)

上面代碼中，Object.prototype.isPrototypeOf的詳細解釋見後文。

由於instanceof檢查整個原型鏈，因此同一個實例對象，可能會對多個構造函數都返回true。

var d = new Date();
d instanceof Date // true
d instanceof Object // true

上面代碼中，d同時是Date和Object的實例，因此對這兩個構造函數都返回true。

instanceof的原理是檢查右邊構造函數的prototype屬性，是否在左邊對象的原型鏈上。有一種特殊情況，就是左邊對象的原型鏈上，只有null對象。這時，instanceof判斷會失真。

var obj = Object.create(null);
typeof obj // "object"
Object.create(null) instanceof Object // false

上面代碼中，Object.create(null)返回一個新對象obj，它的原型是null（Object.create的詳細介紹見後文）。右邊的構造函數Object的prototype屬性，不在左邊的原型鏈上，因此instanceof就認爲obj不是Object的實例。但是，只要一個對象的原型不是null，instanceof運算符的判斷就不會失真。

instanceof運算符的一個用處，是判斷值的類型。

var x = [1, 2, 3];
var y = {};
x instanceof Array // true
y instanceof Object // true

上面代碼中，instanceof運算符判斷，變量x是數組，變量y是對象。

注意，instanceof運算符只能用於對象，不適用原始類型的值。

var s = 'hello';
s instanceof String // false

上面代碼中，字符串不是String對象的實例（因爲字符串不是對象），所以返回false。

此外，對於undefined和null，instanceOf運算符總是返回false。

undefined instanceof Object // false
null instanceof Object // false

利用instanceof運算符，還可以巧妙地解決，調用構造函數時，忘了加new命令的問題。

function Fubar (foo, bar) {
  if (this instanceof Fubar) {
    this._foo = foo;
    this._bar = bar;
  } else {
    return new Fubar(foo, bar);
  }
}

上面代碼使用instanceof運算符，在函數體內部判斷this關鍵字是否爲構造函數Fubar的實例。如果不是，就表明忘了加new命令。

構造函數的繼承

讓一個構造函數繼承另一個構造函數，是非常常見的需求。這可以分成兩步實現。第一步是在子類的構造函數中，調用父類的構造函數。

function Sub(value) {
  Super.call(this);
  this.prop = value;
}

上面代碼中，Sub是子類的構造函數，this是子類的實例。在實例上調用父類的構造函數Super，就會讓子類實例具有父類實例的屬性。

第二步，是讓子類的原型指向父類的原型，這樣子類就可以繼承父類原型。

Sub.prototype = Object.create(Super.prototype);
Sub.prototype.constructor = Sub;
Sub.prototype.method = '...';

上面代碼中，Sub.prototype是子類的原型，要將它賦值爲Object.create(Super.prototype)，而不是直接等於Super.prototype。否則後面兩行對Sub.prototype的操作，會連父類的原型Super.prototype一起修改掉。

另外一種寫法是Sub.prototype等於一個父類實例。

Sub.prototype = new Super();

上面這種寫法也有繼承的效果，但是子類會具有父類實例的方法。有時，這可能不是我們需要的，所以不推薦使用這種寫法。

舉例來說，下面是一個Shape構造函數。

function Shape() {
  this.x = 0;
  this.y = 0;
}

Shape.prototype.move = function (x, y) {
  this.x += x;
  this.y += y;
  console.info('Shape moved.');
};

我們需要讓Rectangle構造函數繼承Shape。

// 第一步，子類繼承父類的實例
function Rectangle() {
  Shape.call(this); // 調用父類構造函數
}
// 另一種寫法
function Rectangle() {
  this.base = Shape;
  this.base();
}

// 第二步，子類繼承父類的原型
Rectangle.prototype = Object.create(Shape.prototype);
Rectangle.prototype.constructor = Rectangle;

採用這樣的寫法以後，instanceof運算符會對子類和父類的構造函數，都返回true。

var rect = new Rectangle();

rect instanceof Rectangle  // true
rect instanceof Shape  // true

上面代碼中，子類是整體繼承父類。有時只需要單個方法的繼承，這時可以採用下面的寫法。

ClassB.prototype.print = function() {
  ClassA.prototype.print.call(this);
  // some code
}

上面代碼中，子類B的print方法先調用父類A的print方法，再部署自己的代碼。這就等於繼承了父類A的print方法。

多重繼承

JavaScript 不提供多重繼承功能，即不允許一個對象同時繼承多個對象。但是，可以通過變通方法，實現這個功能。

function M1() {
  this.hello = 'hello';
}

function M2() {
  this.world = 'world';
}

function S() {
  M1.call(this);
  M2.call(this);
}

// 繼承 M1
S.prototype = Object.create(M1.prototype);
// 繼承鏈上加入 M2
Object.assign(S.prototype, M2.prototype);

// 指定構造函數
S.prototype.constructor = S;

var s = new S();
s.hello // 'hello'
s.world // 'world'

上面代碼中，子類S同時繼承了父類M1和M2。這種模式又稱爲 Mixin（混入）。

模塊

隨着網站逐漸變成“互聯網應用程序”，嵌入網頁的 JavaScript 代碼越來越龐大，越來越複雜。網頁越來越像桌面程序，需要一個團隊分工協作、進度管理、單元測試等等……開發者必須使用軟件工程的方法，管理網頁的業務邏輯。

JavaScript 模塊化編程，已經成爲一個迫切的需求。理想情況下，開發者只需要實現核心的業務邏輯，其他都可以加載別人已經寫好的模塊。

但是，JavaScript 不是一種模塊化編程語言，ES6 纔開始支持“類”和“模塊”。下面介紹傳統的做法，如何利用對象實現模塊的效果。

基本的實現方法

模塊是實現特定功能的一組屬性和方法的封裝。

簡單的做法是把模塊寫成一個對象，所有的模塊成員都放到這個對象裏面。

var module1 = new Object({
　_count : 0,
　m1 : function (){
　　//...
　},
　m2 : function (){
  　//...
　}
});

上面的函數m1和m2，都封裝在module1對象裏。使用的時候，就是調用這個對象的屬性。

module1.m1();

但是，這樣的寫法會暴露所有模塊成員，內部狀態可以被外部改寫。比如，外部代碼可以直接改變內部計數器的值。

module1._count = 5;

封裝私有變量：構造函數的寫法

我們可以利用構造函數，封裝私有變量。

function StringBuilder() {
  var buffer = [];

  this.add = function (str) {
     buffer.push(str);
  };

  this.toString = function () {
    return buffer.join('');
  };

}

上面代碼中，buffer是模塊的私有變量。一旦生成實例對象，外部是無法直接訪問buffer的。但是，這種方法將私有變量封裝在構造函數中，導致構造函數與實例對象是一體的，總是存在於內存之中，無法在使用完成後清除。這意味着，構造函數有雙重作用，既用來塑造實例對象，又用來保存實例對象的數據，違背了構造函數與實例對象在數據上相分離的原則（即實例對象的數據，不應該保存在實例對象以外）。同時，非常耗費內存。

function StringBuilder() {
  this._buffer = [];
}

StringBuilder.prototype = {
  constructor: StringBuilder,
  add: function (str) {
    this._buffer.push(str);
  },
  toString: function () {
    return this._buffer.join('');
  }
};

這種方法將私有變量放入實例對象中，好處是看上去更自然，但是它的私有變量可以從外部讀寫，不是很安全。

封裝私有變量：立即執行函數的寫法

另一種做法是使用“立即執行函數”（Immediately-Invoked Function Expression，IIFE），將相關的屬性和方法封裝在一個函數作用域裏面，可以達到不暴露私有成員的目的。

var module1 = (function () {
　var _count = 0;
　var m1 = function () {
　  //...
　};
　var m2 = function () {
　　//...
　};
　return {
　　m1 : m1,
　　m2 : m2
　};
})();

使用上面的寫法，外部代碼無法讀取內部的_count變量。

console.info(module1._count); //undefined

上面的module1就是 JavaScript 模塊的基本寫法。下面，再對這種寫法進行加工。

模塊的放大模式

如果一個模塊很大，必須分成幾個部分，或者一個模塊需要繼承另一個模塊，這時就有必要採用“放大模式”（augmentation）。

var module1 = (function (mod){
　mod.m3 = function () {
　　//...
　};
　return mod;
})(module1);

上面的代碼爲module1模塊添加了一個新方法m3()，然後返回新的module1模塊。

在瀏覽器環境中，模塊的各個部分通常都是從網上獲取的，有時無法知道哪個部分會先加載。如果採用上面的寫法，第一個執行的部分有可能加載一個不存在空對象，這時就要採用"寬放大模式"（Loose augmentation）。

var module1 = (function (mod) {
　//...
　return mod;
})(window.module1 || {});

與"放大模式"相比，“寬放大模式”就是“立即執行函數”的參數可以是空對象。

輸入全局變量

獨立性是模塊的重要特點，模塊內部最好不與程序的其他部分直接交互。

爲了在模塊內部調用全局變量，必須顯式地將其他變量輸入模塊。

var module1 = (function ($, YAHOO) {
　//...
})(jQuery, YAHOO);

上面的module1模塊需要使用 jQuery 庫和 YUI 庫，就把這兩個庫（其實是兩個模塊）當作參數輸入module1。這樣做除了保證模塊的獨立性，還使得模塊之間的依賴關係變得明顯。

立即執行函數還可以起到命名空間的作用。

(function($, window, document) {

  function go(num) {
  }

  function handleEvents() {
  }

  function initialize() {
  }

  function dieCarouselDie() {
  }

  //attach to the global scope
  window.finalCarousel = {
    init : initialize,
    destroy : dieCarouselDie
  }

})( jQuery, window, document );

上面代碼中，finalCarousel對象輸出到全局，對外暴露init和destroy接口，內部方法go、handleEvents、initialize、dieCarouselDie都是外部無法調用的。

來源：https://wangdoc.com/javascript/oop/prototype.html