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深入JavaScript继承原理

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· 阅读数 42

本文首发于个人 Github，欢迎 issue / fxxk。

通过本文，你将学到：

  1. 如何用JavaScript模拟类中的私有变量；
  2. 了解常见的几种JavaScript继承方法，原理及其优缺点；
  3. 实现一个较为fancy的JavaScript继承方法。

此外，如果你完全明白了文末的终极版继承，你也就懂了这两篇所要讲的核心知识，同时，也能说明你拥有不错的JavaScript基础。

类

我们来回顾一下ES6 / TypeScript / ES5类的写法以作对比。首先，我们创建一个GithubUser类，它拥有一个login方法，和一个静态方法getPublicServices, 用于获取public的方法列表：

class GithubUser {
    static getPublicServices() {
        return ['login']
    }
    constructor(username, password) {
        this.username = username
        this.password = password
    }
    login() {
        console.log(this.username + '要登录Github，密码是' + this.password)
    }
}

实际上，ES6这个类的写法有一个弊病，实际上，密码password应该是Github用户一个私有变量，接下来，我们用TypeScript重写一下：

class GithubUser {
    static getPublicServices() {
        return ['login']
    }
    public username: string
    private password: string
    constructor(username, password) {
        this.username = username
        this.password = password
    }
    public login(): void {
        console.log(this.username + '要登录Github，密码是' + this.password)
    }
}

如此一来，password就只能在类的内部访问了。好了，问题来了，如果结合原型讲解那一文的知识，来用ES5实现这个类呢？just show you my code:

function GithubUser(username, password) {
    // private属性
    let _password = password 
    // public属性
    this.username = username 
    // public方法
    GithubUser.prototype.login = function () {
        console.log(this.username + '要登录Github，密码是' + _password)
    }
}
// 静态方法
GithubUser.getPublicServices = function () {
    return ['login']
}

值得注意的是，我们一般都会把共有方法放在类的原型上，而不会采用this.login = function() {}这种写法。因为只有这样，才能让多个实例引用同一个共有方法，从而避免重复创建方法的浪费。

是不是很直观！留下2个疑问:

  1. 如何实现private方法呢?
  2. 能否实现protected属性/方法呢?

继承

function JuejinUser(username, password) {
    // TODO need implementation
    this.articles = 3 // 文章数量
    JuejinUser.prototype.readArticle = function () {
        console.log('Read article')
    }
}

由于ES6/TS的继承太过直观，本节将忽略。首先概述一下本文将要讲解的几种继承方法：

看起来很多，我们一一论述。

类式继承

因为我们已经得知：

若通过new Parent()创建了Child,则 Child.__proto__ = Parent.prototype，而原型链则是顺着__proto__依次向上查找。因此，可以通过修改子类的原型为父类的实例来实现继承。

第一直觉的实现如下：

在浏览器中查看原型链：

深入JavaScript继承原理

实际上，这是因为之前我们为了能够在类的方法中读取私有变量，将JuejinUser.prototype的重新赋值放在了构造函数中，而此时实例已经创建，其__proto__还还指向老的JuejinUser.prototype。所以，重新赋值一下实例的__proto__就可以解决这个问题：

接着查看原型链：

深入JavaScript继承原理

Perfect！原型链已经出来，问题“好像”得到了完美解决！但实际上还是有明显的问题：

细心的同学会发现，造成这种问题的根本原因在于我们在实例化的时候动态修改了原型，那有没有一种方法可以在实例化之前就固定好类的原型的refernce呢？

事实上，我们可以考虑把类的原型的赋值挪出来：

function JuejinUser(username, password) {
    this.articles = 3 // 文章数量
}

// 此时构造函数还未运行，无法访问 username 和 password !!
JuejinUser.prototype =  new GithubUser() 

prototype.readArticle = function () {
    console.log('Read article')
}

但是这样做又有更明显的缺点：

  1. 父类过早地被创建，导致无法接受子类的动态参数；
  2. 仍然在原型上创建了属性，此时，多个子类的实例将共享同一个父类的属性，完蛋, 会互相影响!

举例说明缺点2：

由此可见，类式继承的两种方式缺陷太多！

构造函数式继承

通过 call() 来实现继承 (相应的, 你也可以用apply)。

当然，如果继承真地如此简单，那么本文就没有存在的必要了，本继承方法也存在明显的缺陷—— 构造函数式继承并没有继承父类原型上的方法。

组合式继承

既然上述两种方法各有缺点，但是又各有所长，那么我们是否可以将其结合起来使用呢？没错，这种继承方式就叫做——组合式继承:

虽然这种方式弥补了上述两种方式的一些缺陷，但有些问题仍然存在：

  1. 子类仍旧无法传递动态参数给父类！
  2. 父类的构造函数被调用了两次。

本方法很明显执行了两次父类的构造函数，因此，这也不是我们最终想要的继承方式。

原型继承

原型继承实际上是对类式继承的一种封装，只不过其独特之处在于，定义了一个干净的中间类，如下：

function createObject(o) {
    // 创建临时类
    function f() {
        
    }
    // 修改类的原型为o, 于是f的实例都将继承o上的方法
    f.prototype = o
    return new f()
}

熟悉ES5的同学，会注意到，这不就是 Object.create 吗？没错，你可以认为是如此。

既然只是类式继承的一种封装，其使用方式自然如下：

JuejinUser.prototype = createObject(GithubUser)

也就仍然没有解决类式继承的一些问题。

PS：我个人觉得原型继承和类式继承应该直接归为一种继承！但无赖众多JavaScript书籍均是如此命名，算是follow legacy的标准吧。

寄生继承

寄生继承是依托于一个对象而生的一种继承方式，因此称之为寄生。

由于实际生产中，继承一个单例对象的场景实在是太少，因此，我们仍然没有找到最佳的继承方法。

寄生组合式继承

看起来很玄乎，先上代码：

来浏览器中查看结果：

深入JavaScript继承原理

简单说明一下：

  1. 子类继承了父类的属性和方法，同时，属性没有被创建在原型链上，因此多个子类不会共享同一个属性。
  2. 子类可以传递动态参数给父类！
  3. 父类的构造函数只执行了一次！

Nice！这才是我们想要的继承方法。然而，仍然存在一个美中不足的问题：

  • 子类想要在原型上添加方法，必须在继承之后添加，否则将覆盖掉原有原型上的方法。这样的话 若是已经存在的两个类，就不好办了。

所以，我们可以将其优化一下：

function inherit(child, parent) {
    // 继承父类的原型
    const parentPrototype = Object.create(parent.prototype)
    // 将父类原型和子类原型合并，并赋值给子类的原型
    child.prototype = Object.assign(parentPrototype, child.prototype)
    // 重写被污染的子类的constructor
    p.constructor = child
}

但实际上，使用Object.assign来进行copy仍然不是最好的方法，根据MDN的描述：

  • The Object.assign() method is used to copy the values of all enumerable own properties from one or more source objects to a target object. It will return the target object.

其中有个很关键的词：enumerable，这已经不是本节讨论的知识了，不熟悉的同学可以参考 MDN - Object.defineProperty 补习。简答来说，上述的继承方法只适用于copy原型链上可枚举的方法，此外，如果子类本身已经继承自某个类，以上的继承将不能满足要求。

终极版继承

为了让代码更清晰，我用ES6的一些API，写出了这个我所认为的最合理的继承方法:

  1. 用Reflect代替了Object；
  2. 用Reflect.getPrototypeOf来代替ob.__ptoto__;
  3. 用Reflect.ownKeys来读取所有可枚举/不可枚举/Symbol的属性;
  4. 用Reflect.getOwnPropertyDescriptor读取属性描述符;
  5. 用Reflect.setPrototypeOf来设置__ptoto__。

源代码如下：

/*!
 * fancy-inherit
 * (c) 2016-2018 ULIVZ
 */
 
// 不同于object.assign, 该 merge方法会复制所有的源键
// 不管键名是 Symbol 或字符串，也不管是否可枚举
function fancyShadowMerge(target, source) {
    for (const key of Reflect.ownKeys(source)) {
        Reflect.defineProperty(target, key, Reflect.getOwnPropertyDescriptor(source, key))
    }
    return target
}

// Core
function inherit(child, parent) {
    const objectPrototype = Object.prototype
    // 继承父类的原型
    const parentPrototype = Object.create(parent.prototype)
    let childPrototype = child.prototype
    // 若子类没有继承任何类，直接合并子类原型和父类原型上的所有方法
    // 包含可枚举/不可枚举的方法
    if (Reflect.getPrototypeOf(childPrototype) === objectPrototype) {
        child.prototype = fancyShadowMerge(parentPrototype, childPrototype)
    } else {
        // 若子类已经继承子某个类
        // 父类的原型将在子类原型链的尽头补全
        while (Reflect.getPrototypeOf(childPrototype) !== objectPrototype) {
			childPrototype = Reflect.getPrototypeOf(childPrototype)
        }
		Reflect.setPrototypeOf(childPrototype, parent.prototype)
    }
    // 重写被污染的子类的constructor
    parentPrototype.constructor = child
}

测试：

深入JavaScript继承原理

最后用一个问题来检验你对本文的理解：

  • 改写上述继承方法，让其支持inherit(A, B, C ...), 实现类A依次继承后面所有的类，但除了A以外的类不产生继承关系。

总结

  1. 我们可以使用function来模拟一个类；
  2. JavaScript类的继承是基于原型的, 一个完善的继承方法，其继承过程是相当复杂的；
  3. 虽然建议实际生产中直接使用ES6的继承，但仍建议深入了解内部继承机制。

题外话

最后放一个彩蛋，为什么我会在寄生组合式继承中尤其强调enumerable这个属性描述符呢，因为：

  • ES6的class中，默认所有类的方法是不可枚举的！😅

以上，全文终）

注：本文属于个人总结，部分表达可能会有疏漏之处，如果您发现本文有所欠缺，为避免误人子弟，请放心大胆地在评论中指出，或者给我提 issue，感谢~

转载自:https://juejin.cn/post/6844903569317953543
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