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？

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

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

原型链继承获取父类的属性和方法

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。
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：

创建一个全新的对象。
这个新对象的原型(__proto__)指向函数的prototype对象。
执行函数，函数的this会绑定在新创建的对象上。
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。
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

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' ]
}

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：

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

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。

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);

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。
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。
实例化子类，this将指向new期间创建的新对象，返回该新对象。
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：

可以向父类传递参数
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：

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。
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)

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

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：

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。
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：

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
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：

两次调用父类函数(new fatherFn()和fatherFn.call(this))，造成一定的性能损耗。
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。
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)

原型式继承优缺点：

优点：兼容性好，最简单的对象继承。

缺点：

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。
无法传参

寄生式继承(封装继承过程)

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：

使用借用构造函数(call)来继承父类this声明的属性/方法
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

寄生组合式继承是最成熟的继承方法：

寄生组合式继承相对于组合继承有如下优点：

只调用一次父类fatherFn构造函数。
避免在子类prototype上创建不必要多余的属性。
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 extends核心代码：

这段代码是通过babel在线编译成es5, 用于子类prototype原型式继承父类prototype的属性/方法。

// 寄生式继承 封装继承过程
function _inherits(son, father) {
  // 原型式继承: 设置father.prototype为son.prototype的原型 用于继承father.prototype的属性/方法
  son.prototype = Object.create(father && father.prototype);
  son.prototype.constructor = son; // 修正constructor 指向
  // 将父类设置为子类的原型 用于继承父类的静态属性/方法(father.some)
  if (father) {
    Object.setPrototypeOf
      ? Object.setPrototypeOf(son, father)
      : son.__proto__ = father;
  }
}

另外子类是通过借用构造函数继承(call)来继承父类通过this声明的属性/方法，也跟寄生组合式继承一样。

ES5继承与ES6继承的区别：

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

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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
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继承