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原型与继承

原型与继承是 JavaScript 中实现代码复用和构建对象体系的重要概念。

原型继承

在编程中,我们经常会想获取并扩展一些东西。

例如,我们有一个 user 对象及其属性和方法,并希望将 admin 和 guest 作为基于 user 稍加修改的变体。我们想重用 user 中的内容,而不是复制/重新实现它的方法,而只是在其之上构建一个新的对象。

原型继承(Prototypal inheritance) 这个语言特性能够帮助我们实现这一需求。

[[Prototype]]

在 JavaScript 中,对象有一个特殊的隐藏属性 [[Prototype]](如规范中所命名的),它要么为 null,要么就是对另一个对象的引用。该对象被称为“原型”:

当我们从 object 中读取一个缺失的属性时,JavaScript 会自动从原型中获取该属性。在编程中,这被称为“原型继承”。很快,我们将通过很多示例来学习此类继承,以及基于此类继承的更炫酷的语言功能。

属性 [[Prototype]] 是内部的而且是隐藏的,但是这儿有很多设置它的方式。

其中之一就是使用特殊的名字 __proto__,就像这样:

javascript
let animal = {
  eats: true
};
let rabbit = {
  jumps: true
};

rabbit.__proto__ = animal; // 设置 rabbit.[[Prototype]] = animal

现在,如果我们从 rabbit 中读取一个它没有的属性,JavaScript 会自动从 animal 中获取。例如:

javascript
let animal = {
  eats: true
};
let rabbit = {
  jumps: true
};

rabbit.__proto__ = animal; // (*)

// 现在这两个属性我们都能在 rabbit 中找到:
alert( rabbit.eats ); // true (**)
alert( rabbit.jumps ); // true

这里的 (*) 行将 animal 设置为 rabbit 的原型。

当 alert 试图读取 rabbit.eats (**) 时,因为它不存在于 rabbit 中,所以 JavaScript 会顺着 [[Prototype]] 引用,在 animal 中查找(自下而上)

在这儿我们可以说 “animal 是 rabbit 的原型”,或者说 “rabbit 的原型是从 animal 继承而来的”。

因此,如果 animal 有许多有用的属性和方法,那么它们将自动地变为在 rabbit 中可用。这种属性被称为“继承”。

如果我们在 animal 中有一个方法,它可以在 rabbit 中被调用:

javascript
let animal = {
  eats: true,
  walk() {
    alert("Animal walk");
  }
};

let rabbit = {
  jumps: true,
  __proto__: animal
};

// walk 方法是从原型中获得的
rabbit.walk(); // Animal walk

原型链可以很长:

javascript
let animal = {
  eats: true,
  walk() {
    alert("Animal walk");
  }
};

let rabbit = {
  jumps: true,
  __proto__: animal
};

let longEar = {
  earLength: 10,
  __proto__: rabbit
};

// walk 是通过原型链获得的
longEar.walk(); // Animal walk
alert(longEar.jumps); // true(从 rabbit)

现在,如果我们从 longEar 中读取一些它不存在的内容,JavaScript 会先在 rabbit 中查找,然后在 animal 中查找。

这里只有两个限制:

  • 引用不能形成闭环。如果我们试图给 __proto__ 赋值但会导致引用形成闭环时,JavaScript 会抛出错误。
  • __proto__ 的值可以是对象,也可以是 null。而其他的类型都会被忽略。

当然,这可能很显而易见,但是仍然要强调:只能有一个 [[Prototype]]。一个对象不能从其他两个对象获得继承。

__proto__[[Prototype]] 的因历史原因而留下来的 getter/setter

初学者常犯一个普遍的错误,就是不知道 __proto__ 和 [[Prototype]] 的区别。

请注意,__proto__ 与内部的 [[Prototype]] 不一样。__proto__ 是 [[Prototype]] 的 getter/setter。稍后,我们将看到在什么情况下理解它们很重要,在建立对 JavaScript 语言的理解时,让我们牢记这一点。

__proto__ 属性有点过时了。它的存在是出于历史的原因,现代编程语言建议我们应该使用函数 Object.getPrototypeOf/Object.setPrototypeOf 来取代 __proto__ 去 get/set 原型。稍后我们将介绍这些函数。

根据规范,__proto__ 必须仅受浏览器环境的支持。但实际上,包括服务端在内的所有环境都支持它,因此我们使用它是非常安全的。

由于 __proto__ 标记在观感上更加明显,所以我们在后面的示例中将使用它。

写入不使用原型

原型仅用于读取属性。

对于写入/删除操作可以直接在对象上进行。

在下面的示例中,我们将为 rabbit 的 walk 属性赋值:

javascript
let animal = {
  eats: true,
  walk() {
    /* rabbit 不会使用此方法 */
  }
};

let rabbit = {
  __proto__: animal
};

rabbit.walk = function() {
  alert("Rabbit! Bounce-bounce!");
};

rabbit.walk(); // Rabbit! Bounce-bounce!

从现在开始,rabbit.walk() 将立即在对象中找到该方法并执行,而无需使用原型。

访问器(accessor)属性是一个例外,因为赋值(assignment)操作是由 setter 函数处理的。因此,写入此类属性实际上与调用函数相同。

也就是这个原因,所以下面这段代码中的 admin.fullName 能够正常运行:

javascript
let user = {
  name: "John",
  surname: "Smith",

  set fullName(value) {
    [this.name, this.surname] = value.split(" ");
  },

  get fullName() {
    return `${this.name} ${this.surname}`;
  }
};

let admin = {
  __proto__: user,
  isAdmin: true
};

alert(admin.fullName); // John Smith (*)

// setter triggers!
admin.fullName = "Alice Cooper"; // (**)

alert(admin.fullName); // Alice Cooper,admin 的内容被修改了
alert(user.fullName);  // John Smith,user 的内容被保护了
  • 在 (*) 行中,属性 admin.fullName 在原型 user 中有一个 getter,因此它会被调用。
  • 在 (**) 行中,属性在原型中有一个 setter,因此它会被调用。

“this” 的值

在上面的例子中可能会出现一个有趣的问题:在 set fullName(value) 中 this 的值是什么?属性 this.name 和 this.surname 被写在哪里:在 user 还是 admin?

答案很简单:this 根本不受原型的影响。

无论在哪里找到方法:在一个对象还是在原型中。在一个方法调用中,this 始终是点符号 . 前面的对象。

因此,setter 调用 admin.fullName= 使用 admin 作为 this,而不是 user。

这是一件非常重要的事儿,因为我们可能有一个带有很多方法的大对象,并且还有从其继承的对象。当继承的对象运行继承的方法时,它们将仅修改自己的状态,而不会修改大对象的状态。

例如,这里的 animal 代表“方法存储”,rabbit 在使用其中的方法。

调用 rabbit.sleep() 会在 rabbit 对象上设置 this.isSleeping:

javascript
// animal 有一些方法
let animal = {
  walk() {
    if (!this.isSleeping) {
      alert(`I walk`);
    }
  },
  sleep() {
    this.isSleeping = true;
  }
};

let rabbit = {
  name: "White Rabbit",
  __proto__: animal
};

// 修改 rabbit.isSleeping
rabbit.sleep();

alert(rabbit.isSleeping); // true
alert(animal.isSleeping); // undefined(原型中没有此属性)

如果我们还有从 animal 继承的其他对象,像 bird 和 snake 等,它们也将可以访问 animal 的方法。但是,每个方法调用中的 this 都是在调用时(点符号前)评估的对应的对象,而不是 animal。因此,当我们将数据写入 this 时,会将其存储到这些对象中。

所以,方法是共享的,但对象状态不是。

for…in 循环

for..in 循环也会迭代继承的属性。

例如:

javascript
let animal = {
  eats: true
};

let rabbit = {
  jumps: true,
  __proto__: animal
};

// Object.keys 只返回自己的 key
alert(Object.keys(rabbit)); // jumps

// for..in 会遍历自己以及继承的键
for(let prop in rabbit) alert(prop); // jumps,然后是 eats

如果这不是我们想要的,并且我们想排除继承的属性,那么这儿有一个内建方法 obj.hasOwnProperty(key):如果 obj 具有自己的(非继承的)名为 key 的属性,则返回 true。

因此,我们可以过滤掉继承的属性(或对它们进行其他操作):

javascript
let animal = {
  eats: true
};

let rabbit = {
  jumps: true,
  __proto__: animal
};

for(let prop in rabbit) {
  let isOwn = rabbit.hasOwnProperty(prop);

  if (isOwn) {
    alert(`Our: ${prop}`); // Our: jumps
  } else {
    alert(`Inherited: ${prop}`); // Inherited: eats
  }
}

这里我们有以下继承链:rabbit 从 animal 中继承,animal 从 Object.prototype 中继承(因为 animal 是对象字面量 {...},所以这是默认的继承),然后再向上是 null

注意,这有一件很有趣的事儿。方法 rabbit.hasOwnProperty 来自哪儿?我们并没有定义它。从上图中的原型链我们可以看到,该方法是 Object.prototype.hasOwnProperty 提供的。换句话说,它是继承的。

……如果 for..in 循环会列出继承的属性,那为什么 hasOwnProperty 没有像 eats 和 jumps 那样出现在 for..in 循环中?

答案很简单:它是不可枚举的。就像 Object.prototype 的其他属性,hasOwnProperty 有 enumerable:false 标志。并且 for..in 只会列出可枚举的属性。这就是为什么它和其余的 Object.prototype 属性都未被列出。

几乎所有其他键/值获取方法都忽略继承的属性

几乎所有其他键/值获取方法,例如 Object.keys 和 Object.values 等,都会忽略继承的属性。

它们只会对对象自身进行操作。不考虑 继承自原型的属性。

F.prototype

我们还记得,可以使用诸如 new F() 这样的构造函数来创建一个新对象。

如果 F.prototype 的值是一个对象,那么 new 操作符会使用它为新对象设置 [[Prototype]]

请注意:

JavaScript 从一开始就有了原型继承。这是 JavaScript 编程语言的核心特性之一。

但是在过去,没有直接对其进行访问的方式。唯一可靠的方法是本章中会介绍的构造函数的 "prototype" 属性。目前仍有许多脚本仍在使用它。

请注意,这里的 F.prototype 指的是 F 的一个名为 "prototype" 的常规属性。这听起来与“原型”这个术语很类似,但这里我们实际上指的是具有该名字的常规属性。

下面是一个例子:

javascript
let animal = {
  eats: true
};

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

Rabbit.prototype = animal;

let rabbit = new Rabbit("White Rabbit"); //  rabbit.__proto__ == animal

alert( rabbit.eats ); // true

设置 Rabbit.prototype = animal 的字面意思是:“当创建了一个 new Rabbit 时,把它的 [[Prototype]] 赋值为 animal”。

"prototype" 是一个水平箭头,表示一个常规属性,[[Prototype]] 是垂直的,表示 rabbit 继承自 animal。

F.prototype 仅用在 new F 时

F.prototype 属性仅在 new F 被调用时使用,它为新对象的 [[Prototype]] 赋值。

如果在创建之后,F.prototype 属性有了变化(F.prototype = <another object>),那么通过 new F 创建的新对象也将随之拥有新的对象作为 [[Prototype]],但已经存在的对象将保持旧有的值。

默认的 F.prototype,构造器属性

每个函数都有 "prototype" 属性,即使我们没有提供它。

默认的 "prototype" 是一个只有属性 constructor 的对象,属性 constructor 指向函数自身。

像这样:

javascript
function Rabbit() {}

/* 默认的 prototype
Rabbit.prototype = { constructor: Rabbit };
*/

我们可以检查一下:

javascript
function Rabbit() {}
// 默认:
// Rabbit.prototype = { constructor: Rabbit }

alert( Rabbit.prototype.constructor == Rabbit ); // true

通常,如果我们什么都不做,constructor 属性可以通过 [[Prototype]] 给所有 rabbits 使用:

javascript
function Rabbit() {}
// 默认:
// Rabbit.prototype = { constructor: Rabbit }

let rabbit = new Rabbit(); // 继承自 {constructor: Rabbit}

alert(rabbit.constructor == Rabbit); // true (from prototype)

我们可以使用 constructor 属性来创建一个新对象,该对象使用与现有对象相同的构造器。

像这样:

javascript
function Rabbit(name) {
  this.name = name;
  alert(name);
}

let rabbit = new Rabbit("White Rabbit");

let rabbit2 = new rabbit.constructor("Black Rabbit");

当我们有一个对象,但不知道它使用了哪个构造器(例如它来自第三方库),并且我们需要创建另一个类似的对象时,用这种方法就很方便。

但是,关于 "constructor" 最重要的是……

……JavaScript 自身并不能确保正确的 "constructor" 函数值

是的,它存在于函数的默认 "prototype" 中,但仅此而已。之后会发生什么 —— 完全取决于我们。

特别是,如果我们将整个默认 prototype 替换掉,那么其中就不会有 "constructor" 了。

例如:

javascript
function Rabbit() {}
Rabbit.prototype = {
  jumps: true
};

let rabbit = new Rabbit();
alert(rabbit.constructor === Rabbit); // false

因此,为了确保正确的 "constructor",我们可以选择添加/删除属性到默认 "prototype",而不是将其整个覆盖:

javascript
function Rabbit() {}

// 不要将 Rabbit.prototype 整个覆盖
// 可以向其中添加内容
Rabbit.prototype.jumps = true
// 默认的 Rabbit.prototype.constructor 被保留了下来

或者,也可以手动重新创建 constructor 属性:

javascript
Rabbit.prototype = {
  jumps: true,
  constructor: Rabbit
};

// 这样的 constructor 也是正确的,因为我们手动添加了它

总而言之:

我们简要介绍了为通过构造函数创建的对象设置 [[Prototype]] 的方法。稍后我们将看到更多依赖于此的高级编程模式。

一切都很简单,只需要记住几条重点就可以清晰地掌握了:

  • F.prototype 属性(不要把它与 [[Prototype]] 弄混了)在 new F 被调用时为新对象的 [[Prototype]] 赋值。
  • F.prototype 的值要么是一个对象,要么就是 null:其他值都不起作用。
  • "prototype" 属性仅当设置在一个构造函数上,并通过 new 调用时,才具有这种特殊的影响。

在常规对象上,prototype 没什么特别的:

javascript
let user = {
  name: "John",
  prototype: "Bla-bla" // 这里只是普通的属性
};

默认情况下,所有函数都有 F.prototype = {constructor:F},所以我们可以通过访问它的 "constructor" 属性来获取一个对象的构造器。

原生的原型

"prototype" 属性在 JavaScript 自身的核心部分中被广泛地应用。所有的内建构造函数都用到了它。

首先,我们将看看原生原型的详细信息,然后学习如何使用它为内建对象添加新功能。

Object.prototype

假如我们输出一个空对象:

javascript
let obj = {};
alert( obj ); // "[object Object]" ?

生成字符串 "[object Object]" 的代码在哪里?那就是一个内建的 toString 方法,但是它在哪里呢?obj 是空的!

……然而简短的表达式 obj = {} 和 obj = new Object() 是一个意思,其中 Object 就是一个内建的对象构造函数,其自身的 prototype 指向一个带有 toString 和其他方法的一个巨大的对象。

当 new Object() 被调用(或一个字面量对象 {...} 被创建),按照前面章节中我们学习过的规则,这个对象的 [[Prototype]] 属性被设置为 Object.prototype:

所以,之后当 obj.toString() 被调用时,这个方法是从 Object.prototype 中获取的。

我们可以这样验证它:

javascript
let obj = {};

alert(obj.__proto__ === Object.prototype); // true

alert(obj.toString === obj.__proto__.toString); //true
alert(obj.toString === Object.prototype.toString); //true

请注意在 Object.prototype 上方的链中没有更多的 [[Prototype]]:

javascript
alert(Object.prototype.__proto__); // null

其他内建原型

其他内建对象,像 Array、Date、Function 及其他,都在 prototype 上挂载了方法。

例如,当我们创建一个数组 [1, 2, 3],在内部会默认使用 new Array() 构造器。因此 Array.prototype 变成了这个数组的 prototype,并为这个数组提供数组的操作方法。这样内存的存储效率是很高的。

按照规范,所有的内建原型顶端都是 Object.prototype。这就是为什么有人说“一切都从对象继承而来”。

下面是完整的示意图(3 个内建对象):

prototype

让我们手动验证原型:

javascript
let arr = [1, 2, 3];

// 它继承自 Array.prototype?
alert( arr.__proto__ === Array.prototype ); // true

// 接下来继承自 Object.prototype?
alert( arr.__proto__.__proto__ === Object.prototype ); // true

// 原型链的顶端为 null。
alert( arr.__proto__.__proto__.__proto__ ); // null

一些方法在原型上可能会发生重叠,例如,Array.prototype 有自己的 toString 方法来列举出来数组的所有元素并用逗号分隔每一个元素。

javascript
let arr = [1, 2, 3]
alert(arr); // 1,2,3 <-- Array.prototype.toString 的结果

正如我们之前看到的那样,Object.prototype 也有 toString 方法,但是 Array.prototype 在原型链上更近,所以数组对象原型上的方法会被使用。

其他内建对象也以同样的方式运行。即使是函数 —— 它们是内建构造器 Function 的对象,并且它们的方法(call/apply 及其他)都取自 Function.prototype。函数也有自己的 toString 方法。

javascript
function f() {}

alert(f.__proto__ == Function.prototype); // true
alert(f.__proto__.__proto__ == Object.prototype); // true,继承自 Object

基本数据类型

最复杂的事情发生在字符串、数字和布尔值上。

正如我们记忆中的那样,它们并不是对象。但是如果我们试图访问它们的属性,那么临时包装器对象将会通过内建的构造器 String、Number 和 Boolean 被创建。它们提供给我们操作字符串、数字和布尔值的方法然后消失。

这些对象对我们来说是无形地创建出来的。大多数引擎都会对其进行优化,但是规范中描述的就是通过这种方式。这些对象的方法也驻留在它们的 prototype 中,可以通过 String.prototype、Number.prototype 和 Boolean.prototype 进行获取。

值 null 和 undefined 没有对象包装器

特殊值 null 和 undefined 比较特殊。它们没有对象包装器,所以它们没有方法和属性。并且它们也没有相应的原型。

更改原生原型

原生的原型是可以被修改的。例如,我们向 String.prototype 中添加一个方法,这个方法将对所有的字符串都是可用的:

javascript
String.prototype.show = function() {
  alert(this);
};

"BOOM!".show(); // BOOM!

在开发的过程中,我们可能会想要一些新的内建方法,并且想把它们添加到原生原型中。但这通常是一个很不好的想法。

WARNING

原型是全局的,所以很容易造成冲突。如果有两个库都添加了 String.prototype.show 方法,那么其中的一个方法将被另一个覆盖。

所以,通常来说,修改原生原型被认为是一个很不好的想法。

在现代编程中,只有一种情况下允许修改原生原型。那就是 polyfilling

Polyfilling 是一个术语,表示某个方法在 JavaScript 规范中已存在,但是特定的 JavaScript 引擎尚不支持该方法,那么我们可以通过手动实现它,并用以填充内建原型。

例如:

javascript
if (!String.prototype.repeat) { // 如果这儿没有这个方法
  // 那就在 prototype 中添加它

  String.prototype.repeat = function(n) {
    // 重复传入的字符串 n 次

    // 实际上,实现代码比这个要复杂一些(完整的方法可以在规范中找到)
    // 但即使是不够完美的 polyfill 也常常被认为是足够好的
    return new Array(n + 1).join(this);
  };
}

alert( "La".repeat(3) ); // LaLaLa

从原型中借用

在 装饰器模式和转发,call/apply 一章中,我们讨论了方法借用。

那是指我们从一个对象获取一个方法,并将其复制到另一个对象。

一些原生原型的方法通常会被借用。

例如,如果我们要创建类数组对象,则可能需要向其中复制一些 Array 方法。

例如:

javascript
let obj = {
  0: "Hello",
  1: "world!",
  length: 2,
};

obj.join = Array.prototype.join;

alert( obj.join(',') ); // Hello,world!

上面这段代码有效,是因为内建的方法 join 的内部算法只关心正确的索引和 length 属性。它不会检查这个对象是否是真正的数组。许多内建方法就是这样。

另一种方式是通过将 obj.__proto__ 设置为 Array.prototype,这样 Array 中的所有方法都自动地可以在 obj 中使用了。

但是如果 obj 已经从另一个对象进行了继承,那么这种方法就不可行了(译注:因为这样会覆盖掉已有的继承。此处 obj 其实已经从 Object 进行了继承,但是 Array 也继承自 Object,所以此处的方法借用不会影响 obj 对原有继承的继承,因为 obj 通过原型链依旧继承了 Object)。请记住,我们一次只能继承一个对象。

方法借用很灵活,它允许在需要时混合来自不同对象的方法。

Attention

  • 所有的内建对象都遵循相同的模式(pattern):
    • 方法都存储在 prototype 中(Array.prototype、Object.prototype、Date.prototype 等)。
    • 对象本身只存储数据(数组元素、对象属性、日期)。
  • 原始数据类型也将方法存储在包装器对象的 prototype 中:Number.prototype、String.prototype 和 Boolean.prototype。只有 undefined 和 null 没有包装器对象。
  • 内建原型可以被修改或被用新的方法填充。但是不建议更改它们。唯一允许的情况可能是,当我们添加一个还没有被 JavaScript 引擎支持,但已经被加入 JavaScript 规范的新标准时,才可能允许这样做。

原型方法,没有 proto 的对象

在这部分内容的第一章中,我们提到了设置原型的现代方法。

使用 obj.proto 设置或读取原型被认为已经过时且不推荐使用(deprecated)了(已经被移至 JavaScript 规范的附录 B,意味着仅适用于浏览器)。

现代的获取/设置原型的方法有:

  • Object.getPrototypeOf(obj) —— 返回对象 obj 的 [[Prototype]]。
  • Object.setPrototypeOf(obj, proto) —— 将对象 obj 的 [[Prototype]] 设置为 proto。

__proto__ 不被反对的唯一的用法是在创建新对象时,将其用作属性:{ __proto__: ... }

虽然,也有一种特殊的方法:

  • Object.create(proto, [descriptors]) —— 利用给定的 proto 作为 [[Prototype]] 和可选的属性描述来创建一个空对象。

例如:

javascript
let animal = {
  eats: true
};

// 创建一个以 animal 为原型的新对象
let rabbit = Object.create(animal); // 与 {__proto__: animal} 相同

alert(rabbit.eats); // true

alert(Object.getPrototypeOf(rabbit) === animal); // true

Object.setPrototypeOf(rabbit, {}); // 将 rabbit 的原型修改为 {}

Object.create 方法更强大,因为它有一个可选的第二参数:属性描述器。

我们可以在此处为新对象提供额外的属性,就像这样:

javascript
let animal = {
  eats: true
};

let rabbit = Object.create(animal, {
  jumps: {
    value: true
  }
});

alert(rabbit.jumps); // true

描述器的格式与 属性标志和属性描述符 一章中所讲的一样。

我们可以使用 Object.create 来实现比复制 for..in 循环中的属性更强大的对象克隆方式:

javascript
let clone = Object.create(
  Object.getPrototypeOf(obj),
  Object.getOwnPropertyDescriptors(obj)
);

原型简史

有这么多可以处理 [[Prototype]] 的方式。发生了什么?为什么会这样?

这是历史原因。

原型继承从一开始就存在于语言中,但管理它的方式随着时间的推移而演变。

  • 构造函数的 "prototype" 属性自古以来就起作用。这是使用给定原型创建对象的最古老的方式。
  • 之后,在 2012 年,Object.create 出现在标准中。它提供了使用给定原型创建对象的能力。但没有提供 get/set 它的能力。一些浏览器实现了非标准的 __proto__ 访问器,以为开发者提供更多的灵活性。
  • 之后,在 2015 年,Object.setPrototypeOf 和 Object.getPrototypeOf 被加入到标准中,执行与 __proto__ 相同的功能。由于 __proto__ 实际上已经在所有地方都得到了实现,但它已过时,所以被加入到该标准的附件 B 中,即:在非浏览器环境下,它的支持是可选的。
  • 之后,在 2022 年,官方允许在对象字面量 {...} 中使用 __proto__(从附录 B 中移出来了),但不能用作 getter/setter obj.__proto__(仍在附录 B 中)。

为什么要用函数 getPrototypeOf/setPrototypeOf 取代 __proto__

为什么 __proto__ 被部分认可并允许在 {...} 中使用,但仍不能用作 getter/setter?

这是一个有趣的问题,需要我们理解为什么 __proto__ 不好。

很快我们就会看到答案。

如果速度很重要,就请不要修改已存在的对象的 [[Prototype]]

从技术上来讲,我们可以在任何时候 get/set [[Prototype]]。但是通常我们只在创建对象的时候设置它一次,自那之后不再修改:rabbit 继承自 animal,之后不再更改。

并且,JavaScript 引擎对此进行了高度优化。用 Object.setPrototypeOf 或 obj.__proto__= “即时”更改原型是一个非常缓慢的操作,因为它破坏了对象属性访问操作的内部优化。因此,除非你知道自己在做什么,或者 JavaScript 的执行速度对你来说完全不重要,否则请避免使用它。

"Very plain" objects

我们知道,对象可以用作关联数组(associative arrays)来存储键/值对。

……但是如果我们尝试在其中存储 用户提供的 键(例如:一个用户输入的字典),我们可以发现一个有趣的小故障:所有的键都正常工作,除了 "proto"。

看一下这个例子:

javascript
let obj = {};

let key = prompt("What's the key?", "__proto__");
obj[key] = "some value";

alert(obj[key]); // [object Object],并不是 "some value"!

这里如果用户输入 __proto__,那么在第四行的赋值会被忽略!

对于非开发者来说,这肯定很令人惊讶,但对我们来说却是可以理解的。__proto__ 属性很特殊:它必须是一个对象或者 null。字符串不能成为原型。这就是为什么将字符串赋值给 __proto__ 会被忽略。

但我们不是 打算 实现这种行为,对吧?我们想要存储键值对,然而键名为 "__proto__" 的键值对没有被正确存储。所以这是一个 bug。

这里的后果并没有很严重。但在其他情况下,我们可能会在 obj 中存储对象而不是字符串,则原型确实会被改变。结果,执行将以完全意想不到的方式出错。

最可怕的是 —— 通常开发者完全不会考虑到这一点。这让此类 bug 很难被发现,甚至变成漏洞,尤其是在 JavaScript 被用在服务端的时候。

对 obj.toString 进行赋值时也可能发生意想不到的事情,因为它是一个内建的对象方法。

我们怎么避免这样的问题呢?

首先,我们可以改用 Map 来代替普通对象进行存储,这样一切都迎刃而解:

javascript
let map = new Map();

let key = prompt("What's the key?", "__proto__");
map.set(key, "some value");

alert(map.get(key)); // "some value"(符合预期)

……但 Object 语法通常更吸引人,因为它更简洁。

幸运的是,我们 可以 使用对象,因为 JavaScript 语言的制造者很久以前就考虑过这个问题。

正如我们所知道的,__proto__ 不是对象的属性,而是 Object.prototype 的访问器属性:

因此,如果 obj.__proto__ 被读取或者赋值,那么对应的 getter/setter 会被从它的原型中调用,它会 set/get [[Prototype]]。

就像在本部分教程的开头所说的那样:__proto__ 是一种访问 [[Prototype]] 的方式,而不是 [[prototype]] 本身。

现在,我们想要将一个对象用作关联数组,并且摆脱此类问题,我们可以使用一些小技巧:

javascript
let obj = Object.create(null);
// 或者:obj = { __proto__: null }

let key = prompt("What's the key?", "__proto__");
obj[key] = "some value";

alert(obj[key]); // "some value"

Object.create(null) 创建了一个空对象,这个对象没有原型([[Prototype]] 是 null)

因此,它没有继承 proto 的 getter/setter 方法。现在,它被作为正常的数据属性进行处理,因此上面的这个示例能够正常工作。

我们可以把这样的对象称为 “very plain” 或 “pure dictionary” 对象,因为它们甚至比通常的普通对象(plain object){...} 还要简单。

缺点是这样的对象没有任何内建的对象的方法,例如 toString:

javascript
let obj = Object.create(null);

alert(obj); // Error (no toString)

……但是它们通常对关联数组而言还是很友好。

请注意,大多数与对象相关的方法都是 Object.something(...),例如 Object.keys(obj) —— 它们不在 prototype 中,因此在 “very plain” 对象中它们还是可以继续使用:

javascript
let chineseDictionary = Object.create(null);
chineseDictionary.hello = "你好";
chineseDictionary.bye = "再见";

alert(Object.keys(chineseDictionary)); // hello,bye