JavaScript基础——面向对象的程序设计（二）继承

继承是OO语言中的一个最为人津津乐道的概念。许多OO语言都支持两种继承方式：接口继承和实现继承。接口继承只继承方法签名，而实现继承则继承实际的方法。如前所述，由于函数没有签名，在ECMAScript中无法实现接口继承。ECMAScript只支持实现继承，而且实现继承主要是依靠原型链来实现的。

原型链

ECMAScript中描述了原型链的概念，并将原型链作为实现继承的主要方法。其基本思想是利用原型让一个引用类型继承另一个引用类型的属性和方法。简单回顾以下构造函数。原型和实例的关系：每个构造函数都有一个原型对象，原型对象都宝哈一个指向构造函数的指针，而实例都包含一个指向原型对象的内部指针。那么，假如我们让原型对象等于另一个类型的实例，结果会怎么样呢？显然，此时的原型对象将包含指向另一个原型的指针，相应地，另一个原型中也包含着一个指向另一个构造函数的指针。假如另一个原型又是另一个类型的实例，那么上述关系依然成立，如此层层递进，就构成了实例与原型的链条。这就是所谓原型链的基本概念。

实现原型链有一种基本模式，其代码大致如下：

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

以上代码定义了两个类型：SuperType和SubType。每个类型分别有一个属性和一个方法。它们的主要区别是SubType继承了SuperType，而继承是通过创建SuperType的实例，并将该实例赋给SubType.prototype实现的。实现的本质是重写原型对象，代之以一个新类型的实例。换句话说，原来存在于SuperType的实例中的所有属性和方法，现在也存在于SubType.prototype中了。在确立了继承关系之后，我们给SubType.prototype添加了一个方法，这样就在继承了SuperType的属性和方法的基础上又添加了一个新方法。这个例子中的实例以及构造函数和原型之间的关系如下图所示：

在上面的代码中，没有使用SubType默认提供的原型，而是给它换了一个新原型；这个新原型就是SuperType的实例。于是，新原型不仅具有作为一个SuperType的实例所拥有的全部属性和方法，而且其内部还有一个指针，指向了SuperType的原型。最终结果就是这样的：instance指向SubType的原型，SubType的原型又指向SuperType的原型。getSuperValue(0方法依然还在SuperType.prototype中，但property则位于SubType.prototype中。这是因为property是一个实例属性，而getSuperValue()则是一个原型方法。既然SubType.prototype现在是SuperType的实例，那么property当然就位于该实例中了。此外，要注意instance.constructor现在指向的是SuperType，这是因为原来SubType.prototype中的constructor被重写了的缘故。

通过实现原型链，本质上扩展了前面介绍过的原型搜索机制。当以读取模式访问一个实例属性时，首先会在实例中搜索该属性。如果没有找到该属性，则会继续搜索实例的原型。在通过原型链实现继承的情况下，搜索过程就得以沿着原型链继续向上。就拿上面的例子来说，调用instance.getSuperValue()会经历三个搜索步骤：1）搜索实例；2）搜索SubType.prototype；3）搜索SuperType.prototype，最后一部才会找到该方法，在找不到属性或方法的情况下，搜索过程总是要一环一环地前行到原型链末端才会停下来。

别忘记默认的原型

事实上，前面例子中战术的原型链还少一环。我们知道，所有引用类型默认都继承了Object，而这个继承也是通过原型链实现的。大家记住，所有函数的默认原型都是Object的实例，因此默认原型都会包含一个内部指针，指向Object.prototype。这也正式所有自定义类型都会继承toString()、valueOf()等默认方法的根本原因。所以，我们说上面例子展示的原型中还应该包括另外一个继承层次。一句话，SubType继承了SuperType，而SuperType继承了Object。当调用instance.toString()时，实际上调用的是保存在Object.prototype中的那个方法。

确定原型和实例的关系

可以通过两种方式来确定原型和实例之间的关系。。第一种方式是使用instanceof操作符，只要用这个操作符来测试实例与原型链中出现过的构造函数，结果就会返回true。以下几行代码就说明了这一点：

    alert(instance instanceof Object);//true    alert(instance instanceof SuperType);//true    alert(instance instanceof SubType);//true

由于原型链的关系，我们可以说instance是Object、SuperType或SubType中任何一个类型的实例。因此，测试这三个构造函数的结果都返回了true。

第二种方式是使用isPrototypeOf()方法。同样，只要是原型链中出现过的原型，都可以说是该原型链所派生的实例的原型，因此isPrototypeOf()方法同样也会返回true。

谨慎地定义方法

子类型有时候需要重写超类中的某个方法，或者需要添加超类中不存在的某个方法。但不管怎样，给原型添加方法的代码一定要放在替换原型的语句之后，看下面的例子：

    function SuperType(){        this.property = true;    }    SuperType.prototype.getSuperValue = function(){        return this.property;    };    function SubType(){        this.subproperty = false;    }    //继承了SuperType    SubType.prototype = new SuperType();    //添加新方法    SubType.prototype.getSubValue = function(){        return this.subproperty;    };    //重写超类中的方法    SuperType.prototype.getSuperValue = function(){        return false;    };    var instance = new SubType();    alert(instance.getSuperValue());//false

在以上代码中，在继承后添加了新方法getSubValue()被添加到了SubType中，然后重写了原型链中已经存在的一个方法，但重写这个方法将会屏蔽原来的那个方法。换句话说，当通过SubType的实例调用getSuperValue()时，调用的就是这个重新定义的方法；但通过SuperType的实例调用getSuperValue()时，还会继续调用原来的那个方法。这里需要格外注意的是，必须在用SuperType的实例替换原型之后，再定义这两个方法。

还需要注意一点，在通过原型链实现继承时，不能使用对象字面量创建原型方法。因为这样会重写原型链。

原型链的问题

原型链虽然强大，可以用它来实现继承，但它也存在一些问题。其中，最主要的问题来自包含引用类型的原型。前面介绍过包含引用类型值的原型属性会被所有实例共享；而这也正是为什么要在构造函数中，而不是在原型对象中定义属性的原因。在通过原型来实现继承时，原型实际上会变成另一个类型的实例。于是，原先的实例属性也就顺理成章地变成了现在的原型属性了。如：

    function SuperType(){        this.colors=["red" , "blue" , "green"];    }    function SubType(){}    //继承了SuperType    SubType.prototype = new SuperType();    var instance1 = new SubType();    instance1.colors.push("black");    alert(instance1.colors);//"red,blue,green,black"    var instance2 = new SubType();    alert(instance2.colors);//"red,blue,green,black"

这个例子中的SuperType构造函数定义了一个colors属性，该属性包含一个数组（引用类型值）。SuperType的每个实例都会有各自包含自己数组的colors属性。当SubType的一个实例，因此它也拥有了一个它自己的colors属性——就跟专门创建了一个SubType.prototype.colors属性一样。但结果是什么呢？结果是SubType的所有实例都会共享这一个colors属性。而我们对instance1.colors的修改能够通过instance2.colors反映出来，就已经充分证实了这一点。

原型的第二个问题是：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。实际上，应该说是应该没有办法在不影响所有对象实例的情况下，给超类型的构造函数传递参数。有鉴于此，再加上前面刚刚讨论过的由于原型中包含引用类型值所带来的问题，实际中很少会单独使用原型链。

借用构造函数

在解决原型中包含引用类型值所带来问题的过程中，开发人员开始使用一种叫做借用构造函数的技术（有时候也叫做伪造对象或经典继承）。这种技术的基本思想相当简单，即在子类型构造函数的内部调用超类型构造函数。别忘了，函数只不过是在特定环境中执行代码的对象，因此通过使用apply()和call()方法也可以在（将来）新创建的对象上执行构造函数，如：

    function SuperType(){        this.colors=["red" , "blue" , "green"];    }    function SubType(){        //继承了SuperType        SuperType.call(this);    }    SubType.prototype = new SuperType();    var instance1 = new SubType();    instance1.colors.push("black");    alert(instance1.colors);//"red,blue,green,black"    var instance2 = new SubType();    alert(instance2.colors);//"red,blue,green"

代码中“借调”了超类型的构造函数。通过使用call()方法（或apply()方法也可以），我们实际上是在（未来将要）新创建的SubType实例的环境下调用了SuperType构造函数。这样一来，就会在新SubType对象上执行SuperType()函数中定义的所有对象初始化代码。结果，SubType的每个实例就都会具有自己的colors属性的副本了。

传递参数

相对于原型链而言，借用构造函数有一个很大的有时，即可以在子类型构造函数中向超类型构造函数传递参数，如：

    function SuperType(name){        this.name = name;    }    function SubType(){        //继承了SuperType,同时还传递了参数        SuperType.call(this , "Nicholas");        //实例属性        this.age = 29;    }    SubType.prototype = new SuperType();    var instance = new SubType();    alert(instance.name);//"Nicholas"    alert(instance.age);//29

以上代码中的SuperType只接受一个参数name，该参数会直接赋给一个属性。在SubType构造函数内部调用SuperType构造函数时，实际上是为SubType的实例设置了name属性。为了确保SuperType构造函数不会重写子类型的属性，可以在调用超类型构造函数后，再添加应该在子类型中定义的属性。

借用构造函数的问题

如果仅仅是借用构造函数，那么也将无法避免构造函数模式存在的问题——方法都在构造函数中定义，因此函数复用就无从谈起了。而且，在超类型的原型中定义的方法，对子类型而言也是不可见的，结果所有类型都只能使用构造函数模式。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

组合继承，有时候也叫伪经典继承，指的是将原型链和借用构造函数的技术组合到一块，从而发挥二者之长的一种继承模式。其背后的思路是使用原型链实现对原型属性和方法的继承，而通过借用构造函数来实现对实例属性的继承。这样，既通过在原型上定义方法实现了函数复用，又能够保证每个实例都有它自己的属性，如：

    function SuperType(name){        this.name = name;        this.colors = ["red" , "blue" , "green"];    }       SuperType.prototype.sayName = function(){        alert(this.name);    };    function SubType(name , age){        //继承了SuperType,同时还传递了参数        SuperType.call(this , name);        //实例属性        this.age = age;    }    SubType.prototype = new SuperType();    SubType.prototype.sayAge = function(){        alert(this.age);    };    var instance1 = new SubType("Nicholas" , 29);    instance1.colors.push("black");    alert(instance1.colors);//"red,blue,green,black"    instance1.sayName();//"Nicholas"    instance1.sayAge();//29    var instance2 = new SubType("Greg" , 21);    alert(instance2.colors);//"red,blue,green"    instance2.sayName();//"Greg"    instance2.sayAge();//21

在这个例子中，SuperType构造函数定义了两个属性：name和colors。SuperType的原型定义了一个方法sayName()。SubType构造函数在调用SuperType构造函数时传入了name参数，紧接着又定义了它自己的属性age。然后，将SuperType的实例赋值给SubType的原型，然后又在该新原型上定义了方法sayAge()。这样一来，就可以让两个不同的SubType实例既分别拥有自己属性——包括colors属性，又可以使用相同的方法了。

组合继承避免了原型链和借用构造函数的缺陷，融合了它们的优点，称为JavaScript中最常用的继承模式。而且，instanceof和isPrototypeOf()也能够用于识别基于组合继承创建的对象。

原型式继承

道格拉斯·克罗克福德在2006年写了一篇文章，题为PrototypalInheritance in JavaScript（JavaScript中的原型式继承）。在这篇文章中，他介绍了一种实现继承的方法，这种方法没有使用严格意义上的构造函数。他的想法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。为了达到这个目的，他给出了如下函数：

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

在object()函数内部，先创建了一个临时性的构造函数，然后将传入的对象作为这个构造函数的原型，最后返回了这个临时类型的一个新实例。从本质上讲，object()对传入的对象执行了一次浅复制。看下面的例子：

     function object(o){        function F(){}        F.prototype = o;        return new F();    }     var person = {             name:"Nicholas",             friends:["Shelby","Court","Van"]     };     var anotherPerson = object(person);     anotherPerson.name = "Greg";     anotherPerson.friends.push("Rob");     var yetAnotherPerson = object(person);     yetAnotherPerson.name = "Linda";     yetAnotherPerson.friends.push("Barbie");     alert(person.friends);//"Shelby,Court,Van,Rob,Barbie"

克罗克福德主张的这种原型式继承，要求你必须有一个对象可以作为另一个对象的基础。如果有这么一个对象的话，可以把它传递给object()函数，然后再根据具体需求对得到的对象加以修改即可。在这个例子中，可以作为另一个对象基础的是person对象，于是我们把它传到object()函数中，然后该函数就会返回一个新对象。这个新对象将person作为原型，所以它的原型中就包含一个基本类型值属性以及yetAnotherPerson共享。实际上，这就相当于又创建了person对象的两个副本。

ECMAScript5通过新增Object.create()方法规范了原型式继承。这个方法接收两个参数：一个用作新对象原型的对象和（可选的）一个为新对象定义额外属性的对象。在传入一个参数的情况下，Object.create()与object()方法的行为相同。

Object.create()方法的第二个参数与Object.defineProperties()方法的第二个参数格式相同：每个属性都是通过自己的描述符定义的。以这种方式指定的任何属性都会覆盖原型对象上的同名属性。

寄生式继承

寄生式继承是与原型式继承紧密相关的一种思路，并且同样也是由克罗克福德推广的。寄生式继承的思路与寄生构造函数和工厂模式类似，即创建一个用于封装继承过程的函数，该函数在内部以某种方式来增强对象，最后再像真地是它做了所有工作一样返回对象，如：

     function object(o){        function F(){}        F.prototype = o;        return new F();    }     function createAnother(original){         var clone = object(original);         clone.sayHi = function(){alert("Hi");};         return clone;     }     var person = {             name:"Nicholas",             friends:["Shelby","Court","Van"]     };     var anotherPerson = createAnother(person);     anotherPerson.sayHi();//"Hi"

寄生组合模式继承

前面说过，组合继承是JavaScript最常用的继承模式；不过，它也有自己的不足。组合继承最大的问题就是无论什么情况下，都会调用两次超类型构造函数：一次是在创建子类型原型的时候，另一次是在子类型构造函数内部。没错，子类型最终会包含超类型对象的全部实例属性，但我们不得不在调用子类型构造函数时重写这些属性。寄生组合式继承继承的基本模式如下： 

    function inheritPrototype(Subtype ,superType){        var prototype = object(superType.prototype);        prototype.constructor = subType;        subType.prototype = prototype;    }