JavaScript的ES3, ES5, ES6实现继承方式

前言

该篇博客涉及__proto__, prototype属性, 如果不是太了解, 参见下面这篇博客
https://blog.csdn.net/c_kite/article/details/78484191

ES3 继承

在JavaScript中,所谓的类就是函数,函数就是类。一般情况下,我们在函数的prototype上面定义方法,因为这样所有类的实例都可以公用这些方法;在函数内部(构造函数)中初始化属性,这样所有类的实例的属性都是相互隔离的。 我们定义ClassA和ClassB两个类,想让ClassB继承自ClassA。 ClassA代码如下所示:

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function ClassA(name, age) {
this.name = name;
this.age = age;
}

ClassA.prototype.sayName = function () {
console.log(this.name);
};

ClassA.prototype.sayAge = function () {
console.log(this.age);
};

ClassA构造函数内部定义了nameage两个属性,并且在其原型上定义了sayNamesayAage两个方法。 ClassB如下所示:

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function ClassB(name, age, job) {
ClassA.apply(this, [name, age]);
this.job = job;
}

ClassB新增了job属性,我们在其构造函数中执行ClassA.apply(this, [name, age]);,相当于在Java类的构造函数中通过super()调用父类的构造函数以初始化相关属性。

此时我们可以通过var b = new ClassB(“sunqun”, 28, “developer”);进行实例化,并可以访问b.nameb.ageb.job三个属性,但此时b还不能访问ClassA中定义的sayNamesayAage两个方法。

然后我们新增代码ClassB.prototype = ClassA.prototype;,此时ClassB的代码如下所示:

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function ClassB(name, age, job) {
ClassA.apply(this, [name, age]);
this.job = job;
}
//新增
ClassB.prototype = ClassA.prototype;

当执行var b = new ClassB(“sunqun”, 28, “developer”);时,b.__proto__指向的是ClassB.prototype,由于通过新增的代码已经将ClassB.prototype指向了ClassA.prototype,所以此时b.__proto__指向了ClassA.prototype。这样当执行b.sayName()时,会执行b.__proto__.sayName(),即最终执行了ClassA.prototype.sayName(),这样ClassB的实例就能调用ClassA中方法了。

此时我们想为ClassB新增加一个sayJob方法用于输出job属性的值,如下所示:

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function ClassB(name, age, job) {
ClassA.apply(this, [name, age]);
this.job = job;
}
ClassB.prototype = ClassA.prototype;
//新增
ClassB.prototype.sayJob = function(){
console.log(this.job);
};

此时问题出现了,我们为ClassB.prototype添加sayJob方法时,其实修改了ClassA.prototype,这样会导致ClassA所有的实例也都有了sayJob方法,这显然不是我们期望的。 为了解决这个问题,我们再次修改ClassB的代码,如下所示:

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function ClassB(name, age, job) {
ClassA.apply(this, [name, age]);
this.job = job;
}
// ClassB.prototype = ClassA.prototype;
//修改
ClassB.prototype = new ClassA();
ClassB.prototype.constructor = ClassB;
ClassB.prototype.sayJob = function(){
console.log(this.job);
};

我们通过执行ClassB.prototype = new ClassA();将ClassA实例化的对象作为ClassB的prototype,这样ClassB仍然能够使用ClassA中定义的方法,但是ClassB.prototype已经和ClassA.prototype完全隔离了。

我们的目的达到了,我们可以随意向ClassB.prototype添加我们想要的方法了。有个细节需要注意,ClassB.prototype = new ClassA();会导致ClassB.prototype.constructor指向ClassA的实例化对象,为此我们通过ClassB.prototype.constructor = ClassB;解决这个问题。

关于此处为什么要设置.constructor可参见这篇博客
https://blog.csdn.net/c_kite/article/details/78484191

一切貌似完美的解决了,但是这种实现还是存在隐患。我们在执行ClassB.prototype = new ClassA();的时候,给ClassA传递的是空参数,但是ClassA的构造函数默认参数是有值的,可能会在构造函数中对传入的参数进行各种处理,传递空参数很有可能导致报错(当然本示例中的ClassA不会)。于是我们再次修改ClassB的代码如下所示:

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function ClassB(name, age, job) {
ClassA.apply(this, [name, age]);
this.job = job;
}
//修改
function ClassMiddle() {

}
ClassMiddle.prototype = ClassA.prototype;
ClassB.prototype = new ClassMiddle();
ClassB.prototype.constructor = ClassB;
ClassB.prototype.sayJob = function () {
console.log(this.job);
};

这次我们引入了一个不需要形参的函数ClassMiddle作为ClassB和ClassA之间的中间桥梁。

  1. ClassMiddle.prototype = ClassA.prototype;: 将ClassMiddle.prototype指向ClassA.prototype,这样ClassMiddle可以访问ClassA中定义的方法。
  2. ClassB.prototype = new ClassMiddle();: 将ClassMiddle的实例化对象赋值给ClassB.prototype,这样就相当于执行了ClassB.prototype.__proto__ = ClassMiddle.prototype;,所以ClassB就能使用ClassMiddle中定义的方法,又因为ClassMiddle.prototype指向了ClassA.prototype,所以ClassB.prototype.__proto__也指向了ClassA.prototype,这样ClassB能使用ClassA中定义的方法。

以上思路的精妙之处在于ClassMiddle是无参的,它起到了ClassB和ClassA之间的中间桥梁的作用。 现在我们为ClassA添加一些静态属性和方法,ClassA新增如下代码:

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...

//为ClassA添加静态属性
ClassA.staticValue = "static value";

//为ClassA添加静态方法
ClassA.getStaticValue = function() {
return ClassA.staticValue;
};
ClassA.setStaticValue = function(value) {
ClassA.staticValue = value;
};

静态属性和方法不属于某一个实例,而是属于类本身。ClassA.prototype上面定义的方法是实例方法,不是静态的。静态属性和方法是直接添加在ClassA上的。 为了使ClassB也能继承ClassA的静态属性和方法,我们需要为ClassB添加如下代码:

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...

//ClassB继承ClassA的静态属性和方法
for (var p in ClassA) {
if (ClassA.hasOwnProperty(p)) {
ClassB[p] = ClassA[p];
}
}

我们最终可以将上述继承代码的公共部分抽离成一个extendsClass方法,如下所示:

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function extendsClass(Child, Father) {
//继承父类prototype中定义的实例属性和方法
function ClassMiddle() {

}
ClassMiddle.prototype = Father.prototype;
Child.prototype = new ClassMiddle();
Child.prototype.constructor = Child;

//继承父类的静态属性和方法
for (var p in Father) {
if (Father.hasOwnProperty(p)) {
Child[p] = Father[p];
}
}
}

我们只需要执行extendsClass(ClassB, ClassA);就可以完成大部分继承的逻辑。 最终ClassA的完整代码如下所示:

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function ClassA(name, age) {
this.name = name;
this.age = age;
}

ClassA.prototype.sayName = function() {
console.log(this.name);
};

ClassA.prototype.sayAge = function() {
console.log(this.age);
};

ClassA.staticValue = "static value";

ClassA.getStaticValue = function() {
return ClassA.staticValue;
};

ClassA.setStaticValue = function(value) {
ClassA.staticValue = value;
};

ClassB的完整代码如下所示:

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function ClassB(name, age, job) {
ClassA.apply(this, [name, age]);
this.job = job;
}

extendsClass(ClassB, ClassA);

ClassB.prototype.sayJob = function() {
console.log(this.job);
};

ES5继承

ES5.1规范中新增了Object.create()方法,该方法会传入一个对象,然后会返回一个对象,返回的对象的原型指向传入的对象,比如执行代码var output = Object.create(input),相当于执行代码output.__proto__ = input;,output的原型是input。我们可以简化之前的代码,不再需要ClassMiddle,只需要执行ClassB.prototype = Object.create(ClassA.prototype);即可,相当于执行代码ClassB.prototype.__proto__ = ClassA.prototype;

而且ES5.1中新增了Object.keys()方法用以获取对象自身的属性数组,我们可以用该方法简化继承父类静态属性和方法的过程。

根据以上两点,我们修改extendsClass方法如下所示:

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function extendsClass(Child, Father) {
//继承父类prototype中定义的实例属性和方法
Child.prototype = Object.create(Father.prototype);
Child.prototype.constructor = Child;

//继承父类的静态属性和方法
Object.keys(Father).forEach(function(key) {
Child[key] = Father[key];
});
}

ES6 继承

我们之前提到,ES6规范定义了Object.prototype.proto属性,该属性既可读又可写,通过__proto__属性我们可以直接指定对象的原型。于是在ES6中我们将extendsClass修改为如下所示:

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function extendsClass(Child, Father) {
//继承父类prototype中定义的实例属性和方法
Child.prototype.__proto__ = Father.prototype;//暴力直接,利用__proto__属性设置对象的原型

//继承父类的静态属性和方法
Child.__proto__ = Father;
}

直接修改对象的__proto__属性值不是最佳选择,ES6规范中还定义了Object.setPrototypeOf()方法,通过执行Object.setPrototypeOf(b, a)会将a对象作为b对象的原型,即相当于执行了b.__proto__ = a;。为此我们利用该方法再次精简我们的extendsClass方法,如下所示:

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function extendsClass(Child, Father) {
//继承父类prototype中定义的实例属性和方法
Object.setPrototypeOf(Child.prototype, Father.prototype);

//继承父类的静态属性和方法
Object.setPrototypeOf(Child, Father);
}
  1. Object.setPrototypeOf(Child.prototype, Father.prototype);相当于执行代码Child.prototype.__proto__ = Father.prototype;,使得Child能够继承Father中的实例属性和方法。

  2. Object.setPrototypeOf(Child, Father);相当于执行代码Child.__proto__ = Father;,使得Child能够继承Father中的静态属性和方法。

由于现代 JavaScript 引擎优化属性访问所带来的特性的关系,更改对象的 [[Prototype]]在各个浏览器和 JavaScript 引擎上都是一个很慢的操作。其在更改继承的性能上的影响是微妙而又广泛的,这不仅仅限于 obj.__proto__ = ... 语句上的时间花费,而且可能会延伸到任何代码,那些可以访问任何[[Prototype]]已被更改的对象的代码。如果你关心性能,你应该避免设置一个对象的 [[Prototype]]。相反,你应该使用 Object.create()来创建带有你想要的[[Prototype]]的新对象。

ES6中引入了class关键字,可以用class直接定义类,通过extends关键字实现类的继承,还可以通过static关键字定义类的静态方法。

我们用class等关键字重新实现ClassA和ClassB的代码,如下所示:

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class ClassA{
constructor(name, age){
this.name = name;
this.age = age;
}

sayName(){
console.log(this.name);
}

sayAge(){
console.log(this.age);
}

static getStaticValue(){
return ClassA.staticValue;
}

static setStaticValue(value){
ClassA.staticValue = value;
}
}

ClassA.staticValue = "static value";

class ClassB extends ClassA{
constructor(name, age, job){
super(name, age);
this.job = job;
}

sayJob(){
console.log(this.job);
}
}

ES6中不能通过static定义类的静态属性,我们可以直接通过ClassA.staticValue = "static value";定义类的静态属性。

需要注意的是,class关键字只是原型的语法糖,JavaScript继承仍然是基于原型实现的。

并不是所有的浏览器都支持class关键字,在生产环境中,我们可以编写ES6的代码,然后用Babel或TypeScript将其编译为ES5等主流浏览器支持的语法格式。

ES6 Class和之前几种继承区别

一个很重要的区别在于, ES5 的继承,实质是先创造子类的实例对象this,然后再将父类的方法添加到this上面, 例如上面的说的例子

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function ClassB(name, age, job) {
ClassA.apply(this, [name, age]);
this.job = job;
}

ES6 的继承机制完全不同,实质是先创造父类的实例对象this(所以必须先调用super方法),然后再用子类的构造函数修改this。

总结

  1. 执行var x = new X();时,浏览器会执行x.__proto__ = X.prototype,会将实例化对象的原型设置为对应的类的prototype对象。

  2. 实现类继承的关键是Child.prototype.__proto__ = Father.prototype;,这样会将Father.prototype作为Child.prototype的原型。Object.prototype.__proto__属性是在ES6规范中所引入的,为了在ES3和ES5中需要通过各种方式模拟实现对Object.prototype.__proto__进行赋值。

  3. 通过执行Child.__proto__ = Father;可以实现继承父类的静态属性和方法。

参考链接:

https://blog.csdn.net/iispring/article/details/62219444
http://es6.ruanyifeng.com/#docs/class-extends

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