寄生组合式继承,由浅入深讲解Javascript继承机制
分类:关于计算机

老生常谈的问题,大部分人也不一定可以系统的理解。Javascript语言对继承实现的并不好,需要工程师自己去实现一套完整的继承机制。下面我们由浅入深的系统掌握使用javascript继承的技巧。

JavaScript继承基础讲解(原型链、借用构造函数、混合模式、原型式继承、寄生式继承、寄生组合式继承),javascript构造函数

说好的讲解JavaScript继承,可是迟迟到现在讲解。废话不多说,直接进入正题。

  既然你想了解继承,证明你对JavaScript面向对象已经有一定的了解,如还有什么不理解的可以参考《面向对象JS基础讲解,工厂模式、构造函数模式、原型模式、混合模式、动态原型模式》,接下来讲一般通过那些方法完成JavaScript的继承。

  原型链

  JavaScript中实现继承最简单的方式就是使用原型链,将子类型的原型指向父类型的实例即可,即“子类型.prototype = new 父类型();”,实现方法如下:

// 为父类型创建构造函数
function SuperType() {
  this.name = ['wuyuchang', 'Jack', 'Tim'];
  this.property = true;
}

// 为父类型添加方法
SuperType.prototype.getSuerperValue = function() {
  return this.property;
}

// 为子类型创建构造函数
function SubType() {
  this.test = ['h1', 'h2', 'h3', 'h4'];
  this.subproperty = false;
}

// 实现继承的关键步骤,子类型的原型指向父类型的实例
SubType.prototype = new SuperType();

// 在此处给子类型添加方法,一定要在实现继承之后,否则会在将指针指向父类型的实例,则方法为空
SubType.prototype.getSubValue = function() {
  return this.subproperty;
}


/* 以下为测试代码示例 */
var instance1 = new SubType();
instance1.name.push('wyc');
instance1.test.push('h5');
alert(instance1.getSuerperValue());    // true
alert(instance1.getSubValue());      // false
alert(instance1.name);          // wuyuchang,Jack,Tim,wyc
alert(instance1.test);          // h1,h2,h3,h4,h5


var instance2 = new SubType();
alert(instance2.name);          // wuyuchang,Jack,Tim,wyc
alert(instance2.test);          // h1,h2,h3,h4

可以看到如上的代码就是通过原型链实现的一个简单的继承,但看到测试代码示例中还是存在些问题。相信看了我的博文《面向对象JS基础讲解,工厂模式、构造函数模式、原型模式、混合模式、动态原型模式》的童鞋一定知道原型链代码存在的第一个问题是由于子类型的原型是父类型的实例,也就是子类型的原型中包含的父类型的属性,从而导致引用类型值的原型属性会被所有实例所共享。以上代码的instance1.name.push('wyc');就可以证明此问题的存在。而原型链的第二个问题就是:在创建子类型的实例时,不能向超类型的构造函数中传递参数。因此我们在实际开发中,很少单独使用原型链。 

   借用构造函数

  为了解决原型链中存在的两个问题,开发人员开始使用一种叫做借用构造函数的技术来解决原型链中存在的问题。这种技术的实现思路也挺简单,只需要在子类型的构造函数内调用父类型的构造函数即可。别忘了,函数只不过是在特定环境中执行代码的对象,因此可以通过apply()或call()方法执行构造函数。代码如下:

// 为父类型创建构造函数
function SuperType(name) {
  this.name = name;
  this.color = ['pink', 'yellow'];
  this.property = true;

  this.testFun = function() {
    alert('http://tools.jb51.net/');
  }
}

// 为父类型添加方法
SuperType.prototype.getSuerperValue = function() {
  return this.property;
}

// 为子类型创建构造函数
function SubType(name) {
  SuperType.call(this, name);
  this.test = ['h1', 'h2', 'h3', 'h4'];
  this.subproperty = false;
}

// 在此处给子类型添加方法,一定要在实现继承之后,否则会在将指针指向父类型的实例,则方法为空
SubType.prototype.getSubValue = function() {
  return this.subproperty;
}


/* 以下为测试代码示例 */
var instance1 = new SubType(['wuyuchang', 'Jack', 'Nick']);
instance1.name.push('hello');
instance1.test.push('h5');
instance1.color.push('blue');
instance1.testFun();            // http://tools.jb51.net/
alert(instance1.name);            // wuyuchang,Jack,Nick,hello
// alert(instance1.getSuerperValue());    // error 报错
alert(instance1.test);            // h1,h2,h3,h4,h5    
alert(instance1.getSubValue());        // false    
alert(instance1.color);            // pink,yellow,blue

var instance2 = new SubType('wyc');
instance2.testFun();            // http://tools.jb51.net/
alert(instance2.name);            // wyc    
// alert(instance2.getSuerperValue());    // error 报错
alert(instance2.test);            // h1,h2,h3,h4
alert(instance2.getSubValue());        // false
alert(instance2.color);            // pink,yellow

可以看到以上代码中子类型SubType的构造函数内通过调用父类型"SuperType.call(this, name);",从而实现了属性的继承,也可以在子类型创建实例的时候为父类型传递参数了,但新的问题又来了。可以看到我在父类型的构造函数中定义了一个方法:testFun,在父类型的原型中定义了一个方法:getSuperValue。可是在实例化子类型后仍然是无法调用父类型的原型中定义的方法getSuperValue,只能调用父类型中构造函数的方法:testFun。这就同创建对象中只使用构造函数模式一样,使得函数没有复用性可言。考虑到这些问题,借用构造函数的技术也是很少单独使用的。

组合继承(原型链+借用构造函数)

  顾名思义,组合继承就是结合使用原型链与借用构造函数的优点,组合而成的一个模式。实现也很简单,既然是结合,那当然结合了两方的优点,即原型链继承方法,而在构造函数继承属性。具体代码实现如下:

// 为父类型创建构造函数
function SuperType(name) {
  this.name = name;
  this.color = ['pink', 'yellow'];
  this.property = true;

  this.testFun = function() {
    alert('http://tools.jb51.net/');
  }
}

// 为父类型添加方法
SuperType.prototype.getSuerperValue = function() {
  return this.property;
}

// 为子类型创建构造函数
function SubType(name) {
  SuperType.call(this, name);
  this.test = ['h1', 'h2', 'h3', 'h4'];
  this.subproperty = false;
}

SubType.prototype = new SuperType();

// 在此处给子类型添加方法,一定要在实现继承之后,否则会在将指针指向父类型的实例,则方法为空
SubType.prototype.getSubValue = function() {
  return this.subproperty;
}


/* 以下为测试代码示例 */
var instance1 = new SubType(['wuyuchang', 'Jack', 'Nick']);
instance1.name.push('hello');
instance1.test.push('h5');
instance1.color.push('blue');
instance1.testFun();            // http://tools.jb51.net/
alert(instance1.name);            // wuyuchang,Jack,Nick,hello
alert(instance1.getSuerperValue());      // true
alert(instance1.test);            // h1,h2,h3,h4,h5    
alert(instance1.getSubValue());        // false    
alert(instance1.color);            // pink,yellow,blue

var instance2 = new SubType('wyc');
instance2.testFun();            // http://tools.jb51.net/
alert(instance2.name);            // wyc    
alert(instance2.getSuerperValue());      // true
alert(instance2.test);            // h1,h2,h3,h4
alert(instance2.getSubValue());        // false
alert(instance2.color);            // pink,yellow

以上代码通过SuperType.call(this, name);继承父类型的属性,通过SubType.prototype = new SuperType();继承父类型的方法。以上代码很方便的解决了原型链与借用构造函数所遇到的问题,成为了JavaScript中最为常用的实例继承的方法。但混合模式也并非没有缺点,可以看到在以上代码中在继承方法的时候实际已经继承了父类型的属性,只不过此时对于引用类型属于共享的,因此在子类型的构造函数内在次调用父类型的构造函数从而继承了父类型的属性而去覆盖了原型中所继承的属性,这样调用两次构造函数显然没有必要,但有什么方法可以解决呢?在解决此问题时先看以下两个模式。

原型式继承

  原型式继承的的实现方法与普通继承的实现方法不同,原型式继承并没有使用严格意义上的构造函数,而是借助原型可以基于已有的对象创建新对象,同时还不必因此创建自定义类型。具体代码如下:

function object(o) {
  function F() {}
  F.prototype = o;
  return new F();
}

代码示例:

/* 原型式继承 */
function object(o) {
  function F() {}
  F.prototype = o;
  return new F();
}

var person = {
  name : 'wuyuchang',
  friends : ['wyc', 'Nicholas', 'Tim']
}

var anotherPerson = object(person);
anotherPerson.name = 'Greg';
anotherPerson.friends.push('Bob');

var anotherPerson2 = object(person);
anotherPerson2.name = 'Jack';
anotherPerson2.friends.push('Rose');

alert(person.friends);  // wyc,Nicholas,Tim,Bob,Rose

寄生式继承

/* 寄生式继承 */
function createAnother(original) {
  var clone = object(original);
  clone.sayHi = function() {
    alert('hi');
  }
  return clone;
}

使用示例:

/* 原型式继承 */
function object(o) {
  function F() {}
  F.prototype = o;
  return new F();
}

/* 寄生式继承 */
function createAnother(original) {
  var clone = object(original);
  clone.sayHi = function() {
    alert('hi');
  }
  return clone;
}

var person = {
  name : 'wuyuchang',
  friends : ['wyc', 'Nicholas', 'Rose']
}
var anotherPerson = createAnother(person);
anotherPerson.sayHi();

寄生组合式继承

  前面说过了JavaScrip中组合模式实现继承的缺点,现在我们就来解决它的缺点,实现思路是,对于构造函数继承属性,而原型链的混成形式继承方法,即不用在继承方法的时候实例化父类型的构造函数。代码如下:

function object(o) {
  function F() {}
  F.prototype = o;
  return new F();
}

/* 寄生组合式继承 */
function inheritPrototype(subType, superType) {
  var prototype = object(superType.prototype);
  prototype.constructor = subType;
  subType.prototype = prototype;
}

而在使用时只需要将组合模式中的“SubType.prototype = new SuperType();”这行代码替换成inheritPrototype(subType, superType);即可。寄生组合式继承的高效率体现在它只调用了一次父类型构造函数,避免了创建不必要的或多余的属性。与此同时,原型链还能保持不变,因此,还能够正常使用instanceof和isPrototypeof()。这也是目前来说最理想的继承方式了,目前也在向这种模式转型。(YUI也使用了这种模式。)

此博文参考《JavaScript高级程序设计第3版》,代码为经过改写,更具体,并加了注释使大家更易懂。如对JS继承方面有独到见解的童鞋不别吝啬,回复您的见解供大家参考!

  1. 直接使用原型链

在JavaScript的原型链继承方式中,为何子类在调用父类的构造函数时不可以传参数?

以前我在看书时也遇到过这样的问题,找了很多资料都没有明确的解释。
我觉得,并不是语法上不能实现对构造函数的参数传递,而是这样做不符合面向对象编程的规则:对象(实例)才是属性的拥有者。
如果在子类定义时就将属性赋了值,对象实例就不能再更改自己的属性了。这样就变成了类拥有属性,而不是对象拥有属性了。
举个例子,子类 Children 继承父类 Parents,Parents 构造函数:
function Parents(name){ this.name=name; }
使用原型链并给父类构造函数传参数:
Children.prototype=new Parents("Hello");
那么此时,Children 类就拥有了 name=“Hello” 属性,而 Children 类的实例对象 c1、c2、c3 等等只能被迫接受这个 name 属性。Children 是 "Hello" 的拥有者而 c1、 c2、c3不是!
如此写完全失去了面向对象编程的意义,所以在原型链继承方式中规定不能对父类构造函数传递参数。也因为这个原因,原型链继承方式并不实用。  

这是最简粗暴的一种方式,基本没法用于具体的项目中。一个简单的demo如下:

JS 类继承与原型继承不同

类式继承就像java的继承一样,思想也比较简单:在子类型构造函数的内部调用超类型构造函数。

原型式继承是借助已有的对象创建新的对象,将子类的原型指向父类,就相当于加入了父类这条原型链

而你的 下面这段代码不是严格意义上的类式继承,按照Nicholas C.Zakas的说法,这个应该叫做组合式继承。它调用了两次parent2()。第一次是 child2.prototype=new parent2('param'); child2就会得到两个属性param,getParam(),他们都是parent2的属性,但是他们在child2的原型中。第二次是parent2.call(this,cparam); 这次又在新对象上创建了实例属性param,getParam()。于是,这两个属性就屏蔽了原型中的两个同名属性。这有什么好处呢,就是你在构建一个child3时也继承parent2()的属性,还可以定义自己的属性。与此同时他长的就和他兄弟不同了,但又有一样的“血统(使用父类的方法)”。

纯手打,欢迎继续讨论  

说好的讲解Java...

function SuperType(){
  this.property = true;
}
SuperType.prototype.getSuperValue = function(){
  return this.property;
}
function SubType(){
  this.subproperty = false;
}
//继承
SubType.prototype = new SuperType();
SubType.prototype.getSubValue = function(){
  return this.subproperty;
}
var instance = new SubType();

这种方式的问题是原型中的属性会被所用实例共享,通过一个实例改变一个继承过来的属性时,会影响到其他实例。,这显然不是一种常规意义上的继承。

2.使用构造函数

构造函数本质上也只是一个函数而已,可以在任何作用域中调用,在子构造函数中调用父构造函数,就可以实现简单的继承。

function SuperType(){
  this.colors = {"red","blue","green"}
}
function SubType(){
  SuperType.call(this);  
}
var instance = new SubType();

这种实现避免了多个实例共享属性的问题,但是又出现了新的问题,比如没法共享函数,而且 instance instanceof SuperType 为false。

  1. 组合使用原型和构造函数
function SuperType(name){
  this.name = name;
  this.colors = {"red","blue","green"}
}
SuperType.prototype.sayName = function(){
  //code
}
function SubType(name,age){
  SuperType.call(this,name); 
  this.age = age;
}
SubType.prototype = new SuperType();
var instance = new SubType();

组合使用原型和构造函数是javascript中最常用的继承模式。使用这种方式,每个实例都有自己的属性,同时可以共享原型中的方法。但是这种方式的缺点是:无论什么情况,都会调用两次超类构造函数。一次是在创建子类原型时,另一次是在子类构造函数内部。这种问题该怎么解决呢?

  1. 寄生组合式继承

SubType的原型并不一定非要是SuperType的实例,只需是一个构造函数的原型是SuperType的原型的普通对象就可以了。Douglas Crockford的方法如下:

function obejct(o){
  function F(){};
  F.prototype = o;
  return new F();
}

其实这也就是ES5中Object.create的实现。那么我们可以修改本文中的第3种方案:

function inheritPrototype(subType,superType){
  var prototype = object(superType.prototype);
  prototype.constructor = subType;
  subType.prototype = prototype;
}
function SuperType(name){
  this.name = name;
  this.colors = {"red","blue","green"}
}
SuperType.prototype.sayName = function(){
  //code
}
function SubType(name,age){
  SuperType.call(this,name); 
  this.age = age;
}
inheritPrototype(SubType,SuperType);
var instance = new SubTYpe();

其实寄生组合式继承已经是一种非常好的继承实现机制了,足以应付日常使用。如果我们提出更高的要求:比如如何在子类中调用父类的方法呢?

5.simple-inheritance库的实现

看这么难懂的代码,起初我是拒绝的,但是深入之后才发现大牛就是大牛,精妙思想无处不在。我对每一行代码都有详细的注释。如果你想了解细节,请务必详细研究,读懂每一行。我觉得这个实现最精妙的地方就是按需重写父类方法,在实例对象中可以通过_super调用父类的同名方法,类似于java的实现。

(function(){
  //initializing用于控制类的初始化,非常巧妙,请留意下文中使用技巧
  //fnTest返回一个正则比表达式,用于检测函数中是否含有_super,这样就可以按需重写,提高效率。当然浏览器如果不支持的话就返回一个通用正则表达式
  var initializing = false,fnTest = /xyz/.test(function(){xyz;}) ? /b_superb/ : /.*/;
  //所有类的基类Class,这里的this一般是window对象
  this.Class = function(){};
  //对基类添加extend方法,用于从基类继承
  Class.extend = function(prop){
    //保存当前类的原型
    var _super = this.prototype;
    //创建当前类的对象,用于赋值给子类的prototype,这里非常巧妙的使用父类实例作为子类的原型,而且避免了父类的初始化(通过闭包作用域的initializing控制)
    initializing = true;
    var prototype = new this();   
    initializing = false;
    //将参数prop中赋值到prototype中,这里的prop中一般是包括init函数和其他函数的对象
    for(var name in prop){
      //对应重名函数,需要特殊处理,处理后可以在子函数中使用this._super()调用父类同名构造函数, 这里的fnTest很巧妙:只有子类中含有_super字样时才处理从写以提高效率
      prototype[name] = typeof prop[name] == "function" && typeof _super[name] == "function" && fnTest.test(prop[name])?
       (function(name,fn){
        return function(){
          //_super在这里是我们的关键字,需要暂时存储一下
          var tmp = this._super; 
          //这里就可以通过this._super调用父类的构造函数了       
          this._super = _super[name];
          //调用子类函数 
          fn.apply(this,arguments);
          //复原_super,如果tmp为空就不需要复原了
          tmp && (this._super = tmp);
        }
       })(name,prop[name]) : prop[name];
    }
    //当new一个对象时,实际上是调用该类原型上的init方法,注意通过new调用时传递的参数必须和init函数的参数一一对应
    function Class(){
      if(!initializing && this.init){
        this.init.apply(this,arguments);  
      }
    }    
    //给子类设置原型
    Class.prototype = prototype;
    //给子类设置构造函数
    Class.prototype.constructor = Class;
    //设置子类的extend方法,使得子类也可以通过extend方法被继承
    Class.extend = arguments.callee;
    return Class;
  }
})();

通过使用simple-inheritance库,我们就可以通过很简单的方式实现继承了,是不是发现特别像强类型语言的继承。

var Human = Class.extend({
 init: function(age,name){
  this.age = age;
  this.name = name;
 },
 say: function(){
  console.log("I am a human");
 }
});
var Man = Human.extend({
  init: function(age,name,height){
    this._super(age,name);
    this.height = height;
  }, 
  say: function(){
    this._super();
    console.log("I am a man"); 
  }
});
var man = new Man(21,'bob','191');
man.say();

由浅入深讲解Javascript继承机制与simple-inheritance源码分析,希望本文分享能够帮助到大家。

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