JS基礎-前端面試繼承(手寫繼承)、繼承的優缺點

前言

上篇文章詳細解析了原型、原型鏈的相關知識點，這篇文章講的是和原型鏈有密切關聯的繼承，它是前端基礎中很重要的一個知識點，它對於代碼複用來說非常有用，本篇將詳細解析JS中的各種繼承方式和優缺點進行，希望看完本篇文章能夠對繼承以及相關概念理解的更爲透徹。

本篇文章需要先理解原型、原型鏈以及`call`的相關知識：

JS基礎-函數、對象和原型、原型鏈的關係

js基礎-面試官想知道你有多理解call,apply,bind？

何爲繼承？

維基百科：繼承可以使得子類具有父類別的各種屬性和方法，而不需要再次編寫相同的代碼。

繼承是一個類從另一個類獲取方法和屬性的過程。

PS：或者是多個類

JS實現繼承的原理

記住這個概念，你會發現JS中的繼承都是在實現這個目的，差異是它們的實現方式不同。

複製父類的屬性和方法來重寫子類原型對象。

原型鏈繼承(new)：

function fatherFn() {
  this.some = '父類的this屬性';
}
fatherFn.prototype.fatherFnSome =  '父類原型對象的屬性或者方法';
// 子類
function sonFn() {
  this.obkoro1 = '子類的this屬性';
}
// 核心步驟：重寫子類的原型對象
sonFn.prototype = new fatherFn(); // 將fatherFn的實例賦值給sonFn的prototype
sonFn.prototype.sonFnSome = '子類原型對象的屬性或者方法' // 子類的屬性/方法聲明在後面,避免被覆蓋
// 實例化子類
const sonFnInstance = new sonFn();
console.log('子類的實例：', sonFnInstance);

原型鏈子類實例

原型鏈繼承獲取父類的屬性和方法

fatherFn通過this聲明的屬性/方法都會綁定在new期間創建的新對象上。
新對象的原型是father.prototype,通過原型鏈的屬性查找到father.prototype的屬性和方法。

理解`new`做了什麼：

new在本文出現多次，new也是JS基礎中很重要的一塊內容，很多知識點會涉及到new，不太理解的要多看幾遍。

創建一個全新的對象。
這個新對象的原型(__proto__)指向函數的prototype對象。
執行函數，函數的this會綁定在新創建的對象上。
如果函數沒有返回其他對象(包括數組、函數、日期對象等)，那麼會自動返回這個新對象。
返回的那個對象爲構造函數的實例。

構造調用函數返回其他對象

返回其他對象會導致獲取不到構造函數的實例，很容易因此引起意外的問題！

我們知道了fatherFn的this和prototype的屬性/方法都跟new期間創建的新對象有關係。

如果在父類中返回了其他對象(new的第四點)，其他對象沒有父類的this和prototype，因此導致原型鏈繼承失敗。

我們來測試一下，修改原型鏈繼承中的父類fatherFn：

function fatherFn() {
  this.some = '父類的this屬性';
  console.log('new fatherFn 期間生成的對象', this)
  return [ '數組對象', '函數對象', '日期對象', '正則對象', '等等等', '都不會返回new期間創建的新對象' ]
}

PS：本文中構造調用函數都不能返回其他函數，下文不再提及該點。

不要使用對象字面量的形式創建原型方法：

這種方式很容易在不經意間，清除/覆蓋了原型對象原有的屬性/方法，不該爲了稍微簡便一點，而使用這種寫法。

有些人在需要在原型對象上創建多個屬性和方法，會使用對象字面量的形式來創建：

sonFn.prototype = new fatherFn();
// 子類的prototype被清空後 重新賦值, 導致上一行代碼失效
sonFn.prototype = {
    sonFnSome: '子類原型對象的屬性',
    one: function() {},
    two: function() {},
    three: function() {}
}

還有一種常見的做法，該方式會導致函數原型對象的屬性constructor丟失：

function test() {}
test.prototype = {
    ...
}

原型鏈繼承的缺點

父類使用this聲明的屬性被所有實例共享

原因是：實例化的父類(sonFn.prototype = new fatherFn())是一次性賦值到子類實例的原型(sonFn.prototype)上，它會將父類通過this聲明的屬性也在賦值到sonFn.prototype上。

值得一提的是：很多博客中說，引用類型的屬性被所有實例共享，通常會用數組來舉例，實際上數組以及其他父類通過this聲明的屬性也只是通過原型鏈查找去獲取子類實例的原型(sonFn.prototype)上的值。

創建子類實例時，無法向父類構造函數傳參，不夠靈活。

這種模式父類的屬性、方法一開始就是定義好的，無法向父類傳參，不夠靈活。

sonFn.prototype = new fatherFn()

借用構造函數繼承(call)

 function fatherFn(...arr) {
  this.some = '父類的this屬性';
  this.params = arr // 父類的參數
}
fatherFn.prototype.fatherFnSome = '父類原型對象的屬性或者方法';
function sonFn(fatherParams, ...sonParams) {
  fatherFn.call(this, ...fatherParams); // 核心步驟: 將fatherFn的this指向sonFn的this對象上
  this.obkoro1 = '子類的this屬性';
  this.sonParams = sonParams; // 子類的參數
}
sonFn.prototype.sonFnSome = '子類原型對象的屬性或者方法'
let fatherParamsArr = ['父類的參數1', '父類的參數2']
let sonParamsArr = ['子類的參數1', '子類的參數2']
const sonFnInstance = new sonFn(fatherParamsArr, ...sonParamsArr); // 實例化子類
console.log('借用構造函數子類實例', sonFnInstance)

借用構造函數繼承的子類實例

借用構造函數繼承做了什麼？

聲明類，組織參數等，只是輔助的上下文代碼，核心是借用構造函數使用call做了什麼：

一經調用call/apply它們就會立即執行函數，並在函數執行時改變函數的this指向

fatherFn.call(this, ...fatherParams);

在子類中使用call調用父類，fatherFn將會被立即執行，並且將fatherFn函數的this指向sonFn的this。
因爲函數執行了，所以fatherFn使用this聲明的函數都會被聲明到sonFn的this對象下。
實例化子類，this將指向new期間創建的新對象，返回該新對象。
對fatherFn.prototype沒有任何操作，無法繼承。

該對象的屬性爲：子類和父類聲明的this屬性/方法，它的原型是

PS: 關於call/apply/bind的更多細節，推薦查看我的博客：js基礎-面試官想知道你有多理解call,apply,bind？[不看後悔系列]

借用構造函數繼承的優缺點

優點：

可以向父類傳遞參數
解決了原型鏈繼承中：父類屬性使用this聲明的屬性會在所有實例共享的問題。

缺點：

只能繼承父類通過this聲明的屬性/方法，不能繼承父類prototype上的屬性/方法。
父類方法無法複用：因爲無法繼承父類的prototype，所以每次子類實例化都要執行父類函數，重新聲明父類this裏所定義的方法，因此方法無法複用。

組合繼承(call+new)

原理：使用原型鏈繼承(new)將this和prototype聲明的屬性/方法繼承至子類的prototype上，使用借用構造函數來繼承父類通過this聲明屬性和方法至子類實例的屬性上。

function fatherFn(...arr) {
  this.some = '父類的this屬性';
  this.params = arr // 父類的參數
}
fatherFn.prototype.fatherFnSome = '父類原型對象的屬性或者方法';
function sonFn() {
  fatherFn.call(this, '借用構造繼承', '第二次調用'); // 借用構造繼承: 繼承父類通過this聲明屬性和方法至子類實例的屬性上
  this.obkoro1 = '子類的this屬性';
}
sonFn.prototype = new fatherFn('原型鏈繼承', '第一次調用'); // 原型鏈繼承: 將`this`和`prototype`聲明的屬性/方法繼承至子類的`prototype`上
sonFn.prototype.sonFnSome = '子類原型對象的屬性或者方法'
const sonFnInstance = new sonFn();
console.log('組合繼承子類實例', sonFnInstance)

組合繼承的子類實例

從圖中可以看到fatherFn通過this聲明的屬性/方法，在子類實例的屬性上，和其原型上都複製了一份，原因在代碼中也有註釋：

原型鏈繼承: 父類通過this和prototype聲明的屬性/方法繼承至子類的prototype上。
借用構造繼承: 父類通過this聲明屬性和方法繼承至子類實例的屬性上。

組合繼承的優缺點

優點：

完整繼承(又不是不能用)，解決了：

父類通過this聲明屬性/方法被子類實例共享的問題(原型鏈繼承的問題)
每次實例化子類將重新初始化父類通過this聲明的屬性，實例根據原型鏈查找規則，每次都會
父類通過prototype聲明的屬性/方法無法繼承的問題(借用構造函數的問題)。

缺點：

兩次調用父類函數(new fatherFn()和fatherFn.call(this))，造成一定的性能損耗。
因調用兩次父類,導致父類通過this聲明的屬性/方法，生成兩份的問題。
原型鏈上下文丟失：子類和父類通過prototype聲明的屬性/方法都存在於子類的prototype上

原型式繼承(`Object.create()`)

繼承對象原型-Object.create()實現

以下是Object.create()的模擬實現，使用Object.create()可以達成同樣的效果，基本上現在都是使用Object.create()來做對象的原型繼承。

function cloneObject(obj){
  function F(){}
  F.prototype = obj; // 將被繼承的對象作爲空函數的prototype
  return new F(); // 返回new期間創建的新對象,此對象的原型爲被繼承的對象, 通過原型鏈查找可以拿到被繼承對象的屬性
}

PS：上面Object.create()實現原理可以記一下，有些公司可能會讓你講一下它的實現原理。

例子：

let oldObj = { p: 1 };
let newObj = cloneObject(oldObj)
oldObj.p = 2
console.log('oldObj newObj', oldObj, newObj)

原型式繼承優缺點：

優點：兼容性好，最簡單的對象繼承。

缺點：

因爲舊對象(oldObj)是實例對象(newObj)的原型，多個實例共享被繼承對象的屬性，存在篡改的可能。
無法傳參

寄生式繼承(封裝繼承過程)

創建一個僅用於封裝繼承過程的函數，該函數在內部以某種方式來增強對象，最後返回對象。

function createAnother(original){
  var clone = cloneObject(original); // 繼承一個對象 返回新函數
  // do something 以某種方式來增強對象
  clone.some = function(){}; // 方法
  clone.obkoro1 = '封裝繼承過程'; // 屬性
  return clone; // 返回這個對象
}

使用場景：專門爲對象來做某種固定方式的增強。

寄生組合式繼承(call+寄生式封裝)

寄生組合式繼承原理：

使用借用構造函數(call)來繼承父類this聲明的屬性/方法
通過寄生式封裝函數設置父類prototype爲子類prototype的原型來繼承父類的prototype聲明的屬性/方法。

function fatherFn(...arr) {
  this.some = '父類的this屬性';
  this.params = arr // 父類的參數
}
fatherFn.prototype.fatherFnSome = '父類原型對象的屬性或者方法';
function sonFn() {
  fatherFn.call(this, '借用構造繼承'); // 核心1 借用構造繼承: 繼承父類通過this聲明屬性和方法至子類實例的屬性上
  this.obkoro1 = '子類的this屬性';
}
// 核心2 寄生式繼承：封裝了son.prototype對象原型式繼承father.prototype的過程，並且增強了傳入的對象。
function inheritPrototype(son, father) {
  const fatherFnPrototype = Object.create(father.prototype); // 原型式繼承：淺拷貝father.prototype對象 father.prototype爲新對象的原型
  son.prototype = fatherFnPrototype; // 設置father.prototype爲son.prototype的原型
  son.prototype.constructor = son; // 修正constructor 指向
}
inheritPrototype(sonFn, fatherFn)
sonFn.prototype.sonFnSome = '子類原型對象的屬性或者方法'
const sonFnInstance = new sonFn();
console.log('寄生組合式繼承子類實例', sonFnInstance)

寄生組合式繼承子類實例

寄生組合式繼承是最成熟的繼承方法：

寄生組合式繼承是最成熟的繼承方法, 也是現在最常用的繼承方法，衆多JS庫採用的繼承方案也是它。

寄生組合式繼承相對於組合繼承有如下優點：

只調用一次父類fatherFn構造函數。
避免在子類prototype上創建不必要多餘的屬性。
使用原型式繼承父類的prototype，保持了原型鏈上下文不變。

子類的prototype只有子類通過prototype聲明的屬性/方法和父類prototype上的屬性/方法涇渭分明。

ES6 extends繼承：

ES6繼承的原理跟寄生組合式繼承是一樣的。

ES6 extends核心代碼：

這段代碼是通過babel在線編譯成es5, 用於子類prototype原型式繼承父類prototype的屬性/方法。

// 寄生式繼承 封裝繼承過程
function _inherits(son, father) {
  // 原型式繼承: 設置father.prototype爲son.prototype的原型 用於繼承father.prototype的屬性/方法
  son.prototype = Object.create(father && father.prototype);
  son.prototype.constructor = son; // 修正constructor 指向
  // 將父類設置爲子類的原型 用於繼承父類的靜態屬性/方法(father.some)
  if (father) {
    Object.setPrototypeOf
      ? Object.setPrototypeOf(son, father)
      : son.__proto__ = father;
  }
}

另外子類是通過借用構造函數繼承(call)來繼承父類通過this聲明的屬性/方法，也跟寄生組合式繼承一樣。

ES5繼承與ES6繼承的區別：

本段摘自阮一峯-es6入門文檔

ES5的繼承實質上是先創建子類的實例對象，再將父類的方法添加到this上。
ES6的繼承是先創建父類的實例對象this，再用子類的構造函數修改this。

因爲子類沒有自己的this對象，所以必須先調用父類的super()方法。

擴展：

爲什麼要修正constructor指向？

在寄生組合式繼承中有一段如下一段修正constructor 指向的代碼，很多人對於它的作用以及爲什麼要修正它不太清楚。

son.prototype.constructor = son; // 修正constructor 指向

constructor的作用

MDN的定義：返回創建實例對象的Object構造函數的引用。

即返回實例對象的構造函數的引用，例如：

let instance = new sonFn()
instance.constructor // sonFn函數

`constructor`的應用場景：

當我們只有實例對象沒有構造函數的引用時：

某些場景下，我們對實例對象經過多輪導入導出，我們不知道實例是從哪個函數中構造出來或者追蹤實例的構造函數，較爲艱難。

這個時候就可以通過實例對象的constructor屬性來得到構造函數的引用：

let instance = new sonFn() // 實例化子類
export instance;
// 多輪導入+導出，導致sonFn追蹤非常麻煩，或者不想在文件中再引入sonFn
let  fn = instance.constructor
// do something： new fn() / fn.prototype / fn.length / fn.arguments等等

保持`constructor`指向的一致性：

因此每次重寫函數的prototype都應該修正一下constructor的指向，以保持讀取constructor行爲的一致性。

小結

繼承也是前端的高頻面試題，瞭解本文中繼承方法的優缺點，有助於更深刻的理解JS繼承機制。除了組合繼承和寄生式繼承都是由其他方法組合而成的，分塊理解會對它們理解的更深刻。

建議多看幾遍本文，建個html文件試試文中的例子，兩相結合更佳！

對prototype還不是很理解的同學，可以再看看：JS基礎-函數、對象和原型、原型鏈的關係

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以上2019/9/22

作者：OBKoro1

參考資料：

JS高級程序設計(紅寶書)6.3繼承

JavaScript常用八種繼承方案