面试官想看我写一篇关于“原型链”和“构造函数”深入理解的文章

发布于:2023-03-18 ⋅ 阅读:(530) ⋅ 点赞:(0)

前言: 在参加工作的面试过程中,我搬出了我的个人掘金账号写在了简历里,面试官很感兴趣,他不仅关注了我的账号,还想让我写一篇《原型链》的见解,由于老早就想总结一篇关于原型的文章,奈何自己刚开始的知识储备不足,导致无从下手。今天正好回顾一下基础知识,本文也就此诞生。

今天我就以一个新手过来者的角度去谈一谈这两个对于 JS 来说十分重要的概念的理解,我向来不喜欢刻板地背概念似的介绍某一个知识点,我会以最小的代码量,最少的专业名词试着让你自己去理解这个概念。

如果你对原型构造函数的概念很模糊,或者说理解的不是那么的清楚,又或者说能说上个一二三,但是让你完整表达出来却又无从下嘴,那么本文将非常适合你阅读。

tips: 读完本文你会深刻理解 new 关键词背后发生的故事,接下来的内容可能会推翻你之前对于构造函数的认知。


一. 开胃小菜(一个简单的思考题)

  1. 首先我们不考虑什么是原型,我们先来定义一个对象。

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    可以很清晰的看到,这个名叫 hzf 的对象身上有三个属性,其中有一个叫 say 的属性,它的值是一个函数。现在我想让你调取这个 say 函数,你怎么办呢?
  2. “简单,我反手就是一个hzf.say()”。恭喜你,你现在距离领悟原型又近了一步。是的,我没和你开玩笑。
  3. ok,难度增加。我们现在定义了一个数组,内容很简单,只是简单的三个数组组成。

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  4. ok,现在的需求是,分别在控制台输出数字中的每一个元素。
  5. “这还不简单?上面你不是都写了答案了吗?用 forEach 啊!“于是你几乎是条件反射的想法写了下面的代码。

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    你看着控制台上的输出开始怀疑这篇文章到底在讲什么。

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  6. 你还记得刚刚我们如何调用对象 hzf 身上的 say 方法吗?hzf.say()。对!你不觉得我们调用 forEach 的方式和它十分相似吗?
  7. 但是有一个非常重要的前提是:say 这个属性对我们来说是十分清晰的,什么意思呢?因为 say 是我自己亲手定义在 hzf 对象身上的方法,是我敲下键盘上的一个字母一个字母定义在上面的,所以我可以很理所当然的 hzf.sya() 这样来调用对吧?。

    那么问题来了,你什么时候给 arr 身上加过叫 forEach 的方法吗?那你为什么竟然可以调用一个你从来没定义过的方法呢?
  8. 下面引出我们标题要讲的 js 的核心概念之一----原型

二. 初识原型 prototype

  1. 首先我们不要质疑为什么叫 prototype 这个单词,因为这个单词本身就是原型的意思。

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  2. 回到上面的 arr,我们先在控制台输出一下 arr

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  3. 虽然说 JS 万物皆对象,但是你就算让我拼命想,我也真想不到 forEach 这个单词和这个 arr 到底有什么联系。
  4. 等等,我好像注意到了什么,为什么这下面还有个 prototype 属性?我得点开看看。

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    我们不仅发现了 forEach,并且好像还发现了很多很多我们压根没在 arr 身上定义的方法。
  5. 好奇怪啊?我明明记得我没定义过 prototype 这个属性啊?等等,我好像想起来了,NDN 上介绍的写法是,Array.prototype。那这个 prototypearr 现在的这个 prototype 有没有什么联系呢?
  6. 咱们一步一步来。接着再来看一张我在 MDN 上截的一张图。
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  7. 不知道大家最开始和我有没有相同的疑问🤔,这作者到底重复写这么多遍这个 “prototype” 干啥啊?我知道你想告诉我这是数组身上的一些方法,你直接写 Array.forEach 不就完事了吗?不禁让我想起了在写大学本科论文时拼命凑字数的场景。难道网站作者也是在疯狂凑字数?(不是
  8. MDN 它甚至在自己举例子的时候都没加 forEach 之前的这一串 Array.prototype

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  9. 能想到这里,说明你还是很棒的,经过上面的介绍,我们知道了存在 prototype 这样一个东西,但是要想了解原型的全部,我们就必须先了解什么是构造函数

三. 构造函数

  1. 我们先来理解为什么会有所谓的构造函数,在编程领域,任何一段代码或者任何一个名词都有它存在的意义,要想深刻理解它,你就得知道为什么有它
  2. 我们来模拟一个场景需求: 假设现在给你一个名单,上面有1个人的 name age 信息,现在让你把这个信息表示出来。
  3. “这还不简单?”于是你得意满满地写下了下面这段代码。

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  4. ok,现在增加一点难度,现在有3个人的信息,你还是要把这3个人的信息表示出来。
  5. 你皱了皱眉头,还是一行一行代码敲着。

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    你或许只是仅仅简单地 ctrl C+ V 了一下,然后改了名字就完成了这个需求。嗯,不错,很聪明~
  6. 那我们再加一点点难度,现在需要你创建10个用户的信息。来吧,展示~👋
  7. 难道你还要再去 ctrl C+ V 10 份,然后一个一个改名字?No,No,No. 程序员都是很懒的,我们有没有更好的方法去实现这个需求呢?啊~要是有一个可以帮我写代码,呸,说错了。啊~要是有一个可以重复生成对象,并自动帮我们填充信息,然后把生产的东西给我们就行了的东西就好了。有这样的一个东西吗?还真有!没错,就是函数
  8. 知道该使用函数以后,我们很轻易的就可以写出这样的代码。

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    这个名叫 personInfo 的函数可以接收两个参数,一个 name,一个 age。然后我们去下面传递参数拿返回值就行了。不仅代码行数减少了,而且排版更加清爽简洁。
  9. 先别着急下结论,这还不是一个构造函数,我们接着往下走。

四. new 关键词背后做了什么

  1. 在上面我们了解到,我们可以制造一个函数来专门生产对象返回,其实 JS 还存在另外一种更加简洁的方法。那就是使用 new 关键词。
  2. 这里我们对 personInfo 不进行任何的改动。

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    这是控制台的结果:

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  3. 你可能会想,这不是一模一样?耶~我会用 new 了。其实这里你完全误解了,new 关键词帮你自动做了很多操作你都没有用上。说白了,这里的 new 完全被你浪费了,new 帮我们做了什么呢?我们继续往下看。
  4. 我们稍微改造一下,替换成一个当想使用 new 关键词生成对象时,函数正确的写法。
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    你甚至连返回值都不需要写,这些脏活累活都交给了 new 来做,你只需要专心传递正确你的数据信息即可。
  5. 接下来我们来测试一下看看是否可行。

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    嗯~很好,代码又少写了两行,领导直夸我内行。
  6. 让我们对比一下,这是之前的 personInfo 函数。

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    这是后来的函数:

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    从对比中你就不知不觉领悟了 new 背后干的事情。

      1. 帮我们自动生成了一个空对象。
      1. 帮我们自动将 this 指向了上一步创建的那个空对象。
      1. 帮我们自动返回了这个空对象。
  7. 看到这里,你可能都开始抢答了,“啊,我知道了,我知道了,这个用 thispersonInfo 就是构造函数!”。等等,接下来我说的话可能要推翻你之前的认知。

    其实在 JS 中压根不存在所谓的构造函数。这个名词用更精确的术语的来讲应该是函数的构造式 调用。
  8. 接下来我们去验证这一点。你甚至可以自己测试一下,当你写一个空函数,我函数体内什么也不干。我就纯 new 一个东西出来,我要看看这个 kong 到底是什么?

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  9. 如果按照之前的构造函数的说法,那这个 test 也叫构造函数了。你能说它没构造什么东西吗?这不是下面放着了吗?一个空对象 kong。这里面用为什么用双括号包裹【【prototype】】我会在下面讲解到,请仔细阅读。

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    等等,这个不是 new 帮我们做的事情吗?关你这个 test 函数什么事啊?
  10. 还有你注意到了吗?我所有的函数都并没有以大写开头,我是故意这样写的,为了就是让我们清楚一点,所谓构造函数大写开头是人们约定俗成的规则,并不是 JS 层面的语法要求。
  11. 是的,没错,刚刚我们其实验证了两个事情。一个是 new 关键词确实帮我们生成了一个空对象。第二个是如果存在构造函数,那么所有函数都可以叫做构造函数。所以我们得出结论:

    js 里没有所谓真正意义上的构造函数这样一种特殊函数,而是只存在函数的构造式调用,也就是使用 new 关键词去调用一个函数。 我们只是为了方便去表达这样的使用方式,而将这种专门用来被 new 关键词调用的函数称为了构造函数
  12. 上面讲解的构造函数只是让读者有一个思想上的认知,目的并不是让你觉得构造函数这种叫法就是错误的,也不必非得纠结于哪种叫法更优。所以在下面的内容里为了方便,我还是会将这种创建方式直接称为构造函数来讲解。

五. 构造函数的不足

  1. OK,现在我们已经了解了什么是构造函数
  2. 假设我们现在有了一个新的需求,现在每个人都会喊自己的名字,也就是每个人都有一个 say 的方法,你该怎么做?

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  3. 经过上面的学习,soeasy,很自然的就可以写出下面的代码。

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    控制台的效果:

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  4. 现在我再把张三叫过来,于是我 new 了一个 zs

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  5. 我们分析一下上面的代码,我们很可以轻松的想到,hzfzs 两个人确实年龄名字应该不同,所以它们的 name 属性和 age 属性不相等是很正常的,因为即使是两个空对象,它们是不相等的,更别说属性不同了。

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  6. 但是!这个 say 方法都是喊出各自的名字而已,它没有什么特别之处,也不像 nameage 通过参数来显示出自己独一无二。

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  7. 对应上面代码在内存中的关系,假设一个属性占一份内存,hzf 有三个属性,所以它占了三份。zs 也有三个属性,所以他也占了三份。可以吗?非常可以,我也觉得很行,他俩各自都不影响,挺好的。

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    但是你考虑过内存的感受吗?这还只是两个数据,数据量大的时候,内存空间是非常宝贵的,我们需要节省着点用。
  8. 可能上面有点抽象,让我们抛开代码,我们类比一下现实生活,假如现在你需要一把剪刀,但是目前你没有自己的剪刀。

    • 1.你首先想到的是找自己的爸爸要,你跑到了爸爸面前,爸爸看了看柜子,说自己也没有。
    • 2.于是你又去找爷爷要,爷爷一看,自己有一把剪刀,于是递给了你。
  9. 上面的场景中,我,爸爸,爷爷,三个人都有一把剪刀可以吗?怎么不可以?非常可以!但是有必要吗?没有必要。因为剪刀不是常用的东西,我们也不知道谁会再次使用,所以我们可以就可以先放到爷爷那里,爷爷自己用的时候,可以拿出来用;爸爸想用的时候,可以找爷爷要;我想用的时候,也可以去找爷爷要到就行了(这里其实需要再找爸爸要一次),我们三个人共用一个剪刀完全可以满足需求。
  10. 通过这种思路,我们可以设计出这样的模式,我们把一些通用的东西放到内存的一个地址上,谁用的时候找我要就行了。

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    一个很简单的行为,我们就从占用6份空间降低到了5份
  11. 你也许会吐槽,“不就节约了一份吗,有这么抠抠搜搜吗?” 这个想法没有任何问题,在我们数据量小的时候完全没有任何错误,但是假如这个函数我需要执行100次呢?按照之前的3个属性3份内存来讲。我就需要占用300份内存。但是如果我换成第二种方法,我就仅仅只需要 201份内存。数据量越大,节约的内存空间也是呈指数级增长的。
  12. 那 JS 里有充当上面 “爷爷” 角色的东西吗?你别说,还真有。它就是我们的 prototype 这个属性,它是专门用来管理一些我们需要重复使用,但是使用方法完全相同的一些属性。

六. 函数的 prototype 属性

  1. 我们依旧从 personInfo 函数讲起。

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  2. 我们先来打印一下 personInfo 这个函数的信息,看看它身上有哪些属性。

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    我们暂时先忽略上面的 callerarguments 等属性,本文重点不是它们,感兴趣的读者可以自行查阅。
    我们可以看到一个特殊的属性,prototype
  3. 注意!函数的 prototype 并不是 [[prototype]] 带两个括号的写法[[]]。这个区别非常重要!

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  4. [[]]的原因是浏览器所设定的,浏览器想让它用【⭐️prototype⭐️】五角星包裹,它也可以用五角星包裹。和 JS 的语法没有任何关系。这些带双括号的属性是编译引擎用到的,它能在控制台上打印出来的原因完全是为了方便我们调试和观察,你在 JS 层面是无法访问到的。(你可以暂时这样理解)
  5. 但是我们注意到 personInfoprototype 属性是货真价实存在的属性,你可以直接使用点语法看看效果。

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  6. 请注意 kong[[prototype]] 是无法访问的,你也访问不到。

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  7. 回到我们 personInfo,我们可以看到 prototype 也是一个普通对象,这个对象里原始只有 constructor 属性。
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  8. 并且你观察的仔细的话,这个 constructor 的属性值就是这个 personInfor 本身。我们验证一下:

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  9. 你也许会好奇有什么用?对于函数本身来讲,它就只是静静躺在那里,这个属性值任何一丁点作用。但是一旦你把它当作构造函数使用的时候,它的意义就不同了。

七. object 的 "\_proto_\" 属性

  1. 让我们重新调用 new 关键词来初始化一个 hzf
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    你会发现在控制台上除了我们上面所说的,无法获取的 【【prototype】】属性以外,也没别的属性了。

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  2. 其实不然,在对象身上还存在一个隐藏的属性 __proto__。该属性虽然已经被弃用,但是不影响我们今天深入理解原型,而且你在实际开发中也不会真正去调用这个属性 。

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  3. 说干就干,我们来打印一下 hzf.__prototype__ 属性,看看它到底是什么。

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    不对劲,怎么感觉这么熟悉呢?你没看错,它就是我们刚刚到函数 personInfo 函数身上的 prototype 属性。它们两个指向的是内存上同一块地址。我们赶紧验证一下:

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  4. 那这件事又是谁干的?哪有什么岁月静好,只不过是有人在帮你负重前行罢了。其实就是我们的 new关键词,脏活累活它都干了。在调用 new 关键词的时候,还有一个十分关键的步骤,就是将 hzf__proto__ 属性指向 personInfo.prototype 属性,结合上面的几个步骤,最终完成了我们 new 关键词的调用后发生的所有步骤。

八. 改造 personInfo

  1. 所有前置知识我们都了解了,接下来就是让我们完成我们最初的需求,将 personInfosay 方法放到 personInfoprototype 属性就ok了。
  2. 你要知道 prototype 就是一个普通对象,普通对象怎么赋值?直接点语法就完事啦~。就是这么简单

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    然后我们看一看调用的结果:

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  3. 我们再去看一眼,personInfoprototype 属性,果然对象多了一个 say 属性。

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  4. 再看一眼 hzf.__proto__ 属性。

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  5. 我们并没有为 hzf 单独设置 say 属性,然而它却可以调取 personInfo 函数 prototype 的属性。

    这种 对象的__proto__ 属性和构造函数 prototype 属性,好像一根线互相连接在一起的表现形式,就构成了我们俗称原型链
  6. 并且当有一天 hzf 有了自己的剪刀say方法)时,它就不需要向他爸爸personInfo.prototype)询问了。

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    当我定义了 hzf 自己的 say 方法以后,控制台的效果:

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九. 回归 Array.prototype.forEach

  1. 现在让我们重新审视 MDN 上的这些方法,你是不是明白了作者为什么每一个都加上了 Array.prototype 呢?

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  2. 来看我们最初的代码,反应过来了吗?

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  3. 没反应过来,没关系,假如我这样写呢?我调用老朋友 new 去生成这个数组。

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  4. 回顾一下 new 关键词发生了什么,然后思考一下 arr 身上有 forEach 这个属性吗?没有的话去谁身上找呢?

总结:

写完本篇文章,其实自己也对原型链豁然开朗,自己之前的知识碎片今天都瞬间融合到了一起。希望大家可以真正理解 new 之后发生了什么,这是原型链的关键所在。

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