JavaScript 中继承的实现

我们都知道 JavaScript 是通过原型链继承的,在不支持 class、extends 语法的环境里,继承又该如何实现呢?

首先我们来整理实现继承后的效果表征,假设存在两个类(函数)A 和 B,我们要实现 B 继承于 A,那么需要满足:

  1. new B() instanceof A 为真;
  2. B.prototype.constructor === B 为真;
  3. 如果 A.foo = 1,则 B.foo = 1 为真,即静态变量可继承;
  4. 在普通方法 foo 中可以调用 super.foo() 调用基类方法;
  5. 在构造方法中可以调用 super() 调用基类构造方法

在很多年前,jQuery 作者 John Resig 曾写过一个继承的实现,在那个还在 ES3 语法的时代已经非常难得。在今天看来,这种实现方式的语义已经远远落后,同时也不能实现静态变量。


下面我们来一步一步地去理解 babel 的实现方式。

首先定义两个类(函数),以及子类的实例:

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function A() {}
function B() {}

var b = new B();

想实现 B 继承于 A,那边必然 b instanceof B 为真,根据 instanceof 的意义,一定有:

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b.__proto__.__proto__... === A.prototype

我们知道:

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b.__proto__ === B.prototype

那么我们只需要:

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B.prototype.__proto__... === A.prototype

于是我们覆写 B.prototype

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B.prototype = Object.create(A.prototype)

这样一定有 A.prototype.isPrototypeOf(B.prototype) 为真。

现在我们已经实现了:

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b instanceof A === true

也就是说第一条我们已经实现了,下面看第二条,只需要:

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B.prototype.constructor = B;

或者更优雅一些:

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B.prototype = Object.create(A.prototype, {
constructor: {
value: B,
enumerable: false,
writable: true,
configurable: true
}
});

现在我们要实现静态成员的继承:

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Object.setPrototypeOf(B, A);

目前为止,我们定义的是两个空类,现在我们为他们增加 name 属性:

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function A() {}
function B() {}

A.prototype = Object.create(null, {
constructor: {
value: A,
enumerable: false,
writable: true,
configurable: true
},
name: {
get: function() {
return 'A';
},
enumerable: true,
configurable: true
}
});

B.prototype = Object.create(A.prototype, {
constructor: {
value: B,
enumerable: false,
writable: true,
configurable: true
},
name: {
get: function() {
return 'B';
},
enumerable: true,
configurable: true
}
});

Object.setPrototypeOf(B, A);

console.log(new A().name); // => A
console.log(new B().name); // => B

现在我们要在 B 的 name 中获取父类的 name 属性,那么我们就需要找到 B.prototype 中的 name。

在 B 环境中,灵活的做法是通过 B.prototype 找到 A.prototype,根据 *B.prototype = Object.create(A.prototype)*,我们知道:

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A.prototype === Object.getPrototypeOf(B.prototype)

于是:

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function A() {}
function B() {}

A.prototype = Object.create(null, {
constructor: {
value: A,
enumerable: false,
writable: true,
configurable: true
},
name: {
get: function() {
return 'A';
},
enumerable: true,
configurable: true
}
});

B.prototype = Object.create(A.prototype, {
constructor: {
value: B,
enumerable: false,
writable: true,
configurable: true
},
name: {
get: function() {
var sup = Object.getPrototypeOf(B.prototype);
var desc = Object.getOwnPropertyDescriptor(sup, 'name');
return desc.get.call(this) + 'B';
},
enumerable: true,
configurable: true
}
});

Object.setPrototypeOf(B, A);

console.log(new A().name); // => A
console.log(new B().name); // => AB

这就实现了 super.name 的效果。当然,我们假设 B 的父类是定义了 name 的,如果没有找到 name,那应该沿着原型链继续向上寻找。因此更健壮的写法是:

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function A() {}
function B() {}

A.prototype = Object.create(null, {
constructor: {
value: A,
enumerable: false,
writable: true,
configurable: true
},
name: {
get: function() {
return 'A';
},
enumerable: true,
configurable: true
}
});

B.prototype = Object.create(A.prototype, {
constructor: {
value: B,
enumerable: false,
writable: true,
configurable: true
},
name: {
get: function() {
var sup = B.prototype, desc;
do {
sup = Object.getPrototypeOf(sup);
if (!sup) {
break;
}
desc = Object.getOwnPropertyDescriptor(sup, 'name');
} while(!desc);

return (desc ? desc.get.call(this) : undefined) + 'B';
},
enumerable: true,
configurable: true
}
});

Object.setPrototypeOf(B, A);

console.log(new A().name); // => A
console.log(new B().name); // => AB

这里没有考虑 name 不是 getter 的情形,不过原理类似,不再冗述。

最后我们来实现在构造方法中调用 super()。显然,实质是在 B 函数中找到函数 A,根据 *Object.setPrototypeOf(B, A)*,我们有:

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function B() {
Object.getPrototypeOf(B).call(this)
}

我们为 A 添加一个 age 构造参数:

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function A(age) {
this.age = age;
}
function B(age) {
Object.getPrototypeOf(B).call(this, age);
}

A.prototype = Object.create(null, {
constructor: {
value: A,
enumerable: false,
writable: true,
configurable: true
},
name: {
get: function() {
return 'A';
},
enumerable: true,
configurable: true
}
});

B.prototype = Object.create(A.prototype, {
constructor: {
value: B,
enumerable: false,
writable: true,
configurable: true
},
name: {
get: function() {
var sup = B.prototype, desc;
do {
sup = Object.getPrototypeOf(sup);
if (!sup) {
break;
}
desc = Object.getOwnPropertyDescriptor(sup, 'name');
} while(!desc);

return (desc ? desc.get.call(this) : undefined) + 'B';
},
enumerable: true,
configurable: true
}
});

Object.setPrototypeOf(B, A);

console.log(new B(18).age); // => 18

于是,一个基本的继承的手写版本就实现了,当然,babel 还考虑了更多细节,比如构造方法有返回值的情况等等,但基本的继承原理就是这个样子。

下图很好地反应了诸多对象的关系。值得一提的是, b 也可能成为下一级类的 prototype,你可以清晰地看到通过 __proto__ 搜索原型链的轨迹。

js-inherit


在现代浏览器的不断迭代下,已经有大部分版本都实现了对 class 关键字和继承的原生支持,相信在不久的将来,就无需在这么麻烦地实现继承了。无论如何,JavaScript 继承的原理仍然是不变的,上面这些内容有助于理解原型链是怎么样工作的。