JavaScript中的继承方式详细解析

什么是继承

继承是面向对象编程中的一个重要概念，它指的是一个对象（或类）可以获得另一个对象（或类）的属性和方法。在继承中，被继承的对象通常称为父类（或基类、超类），继承属性和方法的对象称为子类（或派生类、衍生类）。

继承的主要作用包括：

  1. 代码复用：通过继承，子类可以重用父类的属性和方法，避免了重复编写相似的代码，提高了代码的可维护性和复用性。

  2. 组织代码：通过将相关的属性和方法封装在一个类中，并让其他类继承它，可以更好地组织和管理代码，使代码结构更清晰。

  3. 多态：继承是实现多态的基础。子类可以重写父类的方法，从而根据实际情况执行不同的代码逻辑，实现不同的行为。

虽然JavaScript并不是真正的面向对象语言，但是它天生的灵活性，使应用场景更加丰富。

关于继承，我们举个形象的例子：

// 父类 Animal
class Animal {
    constructor(name) {
        this.name = name;
    }

    // 父类方法
    speak() {
        console.log(`${this.name} makes a noise.`);
    }
}

// 子类 Dog 继承自 Animal
class Dog extends Animal {
    constructor(name) {
        super(name); // 调用父类的构造函数
    }

    // 子类方法
    speak() {
        console.log(`${this.name} barks.`);
    }
}

// 创建一个 Animal 实例
const animal = new Animal('Generic Animal');
animal.speak(); // 输出: Generic Animal makes a noise.

// 创建一个 Dog 实例
const dog = new Dog('Buddy');
dog.speak(); // 输出: Buddy barks.

在这个例子中，Animal定义了一个通用的动物类它有一个构造函数和一个speak()方法，Dog类通过extends关键字继承了Animal类。它也有一个构造函数和一个speak()方法，但是speak()方法被重写，输出了不同的声音。在子类的构造函数中使用super()调用了父类的构造函数，以确保在创建子类实例时父类的属性也被正确的初始化。

继承方式

  • 原型链继承
  • 构造函数继承（借助call）
  • 组合继承
  • 原型式继承
  • 寄生虫式继承
  • 寄生组合式继承

原型链继承

原型链继承是比较常用的继承方式之一，其中涉及的构造函数、原型、实例。三者之间存在一定的关系，即每个构造函数都有一个圆形对象，原型对象又包含一个指向构造函数的指针，而实例则包含一个原型对象的指针

function Parent() {
  this.name = 'parent1';
  this.play = [1, 2, 3]
}
function Child() {
  this.type = 'child2';
}
Child.prototype = new Parent();

var s1 = new Child2();
var s2 = new Child2();
s1.play.push(4);
console.log(s1.play, s2.play); // [1,2,3,4]

我们发现，在改变s1的play属性的时候，s2也跟着变化了，这是因为两个实例使用的是同一个原型对象，内存空间也是共享的。

原型链继承小结：

优点：

  • 简单易懂：实现简单，易于理解
  • 可以实现函数复用：子类可以共享父类原型中的方法

缺点：

  • 共享属性：所有的实力共享父类原型中的属性，容易造成属性修改的相互影响
  • 无法向父类传参数：无法在创建子类实例的时候向父类构造函数传递参数

 构造函数继承

构造函数继承是通过在子类构造函数中借助call || bind等调用父类的构造函数来实现继承的模式。这种方式主要是基于JavaScript中的函数特性。

举例1：

// 父类
function Parent(name) {
    this.name = name;
    this.colors = ['red', 'blue', 'green'];
}
Parent.prototype.sayName = function(){
    console.log(this.name);
}

// 子类
function Child(name, age) {
    Parent.call(this, name); // 在子类构造函数中调用父类构造函数，传入子类实例(this)和参数
    this.age = age;
}

// 创建子类实例
var child1 = new Child('John', 10);
var child2 = new Child('Jane', 12);

// 修改子类实例属性
child1.colors.push('black');

console.log(child1.name); // 输出: John
console.log(child1.age); // 输出: 10
console.log(child1.colors); // 输出: ["red", "blue", "green", "black"]

console.log(child2.name); // 输出: Jane
console.log(child2.age); // 输出: 12
console.log(child2.colors); // 输出: ["red", "blue", "green"]

child1.sayName()//报错

可以从上面代码中发现，父类原型上定义的方法，子类是无法继承这些方法的。相比于第一种原型链继承的方法，构造函数继承的方式的父类应用不会被共享，优化了第一种继承方式的弊端。但是缺点也很明显，即不能继承原型属性或者方法。

构造函数继承小结：

优点：

  • 可以向父类传递参数：子类可以通过在构造函数中调用父类构造函数来传递参数
  • 没有共享属性：每个实例都有自己的属性，不会互相影响

缺点：

  • 无法继承方法：子类无法继承父类原型中的方法，导致方法无法复用
  • 造成内存浪费：每个实例都会单独拥有一份方法的副本，造成内存浪费
  • 无法形成真正的原型链，导致无法使用原型链上的一些方法和属性

组合继承

组合继承结合了原型链继承和构造函数继承的优点，两者结合，避免了两者的缺点。通过组合继承，我们可以实现实例属性的独立性，同时实现方法的共享，提高了代码的可维护性和复用性。

// 父类
function Parent(name) {
    this.name = name;
    this.colors = ['red', 'blue', 'green'];
}
Parent.prototype.sayName = function(){
    console.log(this.name);
}
// 子类
function Child(name, age) {
    Parent.call(this, name); // 在子类构造函数中调用父类构造函数，传入子类实例(this)和参数
    this.age = age;
}

Child.prototype = new Parent(); // 子类的原型指向父类的实例
Child.prototype.constructor = Child; // 修正子类的构造函数为自己

var s1 = new Child('hzz11', 18);
var s2 = new Child('hzz22',22);
console.log(s1)
console.log(s1.name); // hzz11
s1.colors.push('black');

console.log(s1.colors); // ["red", "blue", "green", "black"]
console.log(s2.colors); // ["red", "blue", "green"]
s1.sayName(); // hzz11
s2.sayName(); // hzz22

 这种方式看上去觉得还行，似乎没什么问题的样子。但是仔细观察你会发现，上面代码中的Parent执行了两次（Parent.call(this, name)、new Parent()），造成了多构造一次的性能开销。

组合式继承小结：

优点：

  • 结合了构造函数和原型链继承的优点：通过构造函数实现实例属性，通过原型链继承共享方法，既够传递参数，又能实现方法的复用
  • 方法共享：子类实例共享父类原型中的方法，节省内存

缺点：

  • 重复的调用构造函数：在创建子类实例时，会调用两次父类构造函数，一次是在原型链继承时，一次是在构造函数继承时，可能会导致一些不必要的性能开销。

原型式继承

原型式继承是通过浅复制一个对象来创建一个新的对象，并将新对象的原型指向这个被复制的对象。这样新对象就能够继承被复制对象的属性和方法

// 原型对象
var person = {
    name: 'John',
    age: 30,
    sayHello: function() {
        console.log('Hello, my name is ' + this.name);
    }
};

// 创建一个继承自 person 的新对象
var john = Object.create(person);

console.log(john.name); // 输出: John
console.log(john.age); // 输出: 30
john.sayHello(); // 输出: Hello, my name is John

Object.create()方法说明：Object.create()的作用是创建一个新的对象，并将该对象的原型链指向另外一个对象或者null

  1. 创建新对象：Object.create() 可以创建一个新的对象，该对象继承了指定的原型对象的属性和方法。

  2. 指定原型链：通过指定一个对象作为参数，新创建的对象将会继承该对象的属性和方法，并且其原型链将指向这个对象。

  3. 继承属性和方法：新创建的对象将会继承指定对象的属性和方法，包括原型链上的属性和方法。

  4. 属性描述符继承：新创建的对象会继承指定对象的属性的属性描述符（比如可枚举、可写、可配置等）。

  5. 创建原型链终点：当传入 null 作为参数时，将创建一个没有原型链的对象，这个对象将不会继承任何属性和方法，相当于创建了原型链的终点。

语法：

Object.create(proto[, propertiesObject])

其中，proto 参数是新对象的原型对象，可以是 null 或者一个对象。propertiesObject 是可选参数，用于定义额外的属性，该参数的对象属性将被添加到新创建的对象中，属性描述符则将与 Object.defineProperty() 方法的功能一致。

下面是模拟Object.create()方法的实现：

function createObject (parent) {
  function F () { } // 创建一个临时构造函数
  F.prototype = parent; // 将临时构造函数的原型指向 parent 对象
  return new F(); // 返回新对象
}

原型式继承小结：

优点：

  • 简单灵活：使用方便，可以快速创建对象
  • 可以通过原型链并进行属性和方法的复用

缺点：

  • 共享引用类型属性：如果一个对象的引用类型属性被修改，会影响到所有继承自同一个原型的对象

寄生式继承

寄生式继承是在原型式继承的基础上增加了对象，返回一个增强后的对象。这种模式在原有对象的基础上添加额外的方法或者属性，从而实现继承

  • 原型式继承的基础：在原型式继承中，我们通过浅复制一个对象来创建一个新对象，新对象的原型链指向被复制的对象。这样，新对象就继承了被复制对象的属性和方法。
  • 增强对象：在寄生式继承中，我们不仅创建了一个新对象，还对这个新对象进行了增强。这个增强可以包括添加新的方法、修改已有方法等。
  • 返回增强后的对象：最后，我们将这个增强后的对象返回，以供使用者使用。
// 寄生式继承函数
function createChild(parent) {
    var child = Object.create(parent); // 基于原型式继承创建一个对象
    child.sayHello = function() {      // 增加额外的方法
        console.log('Hello from Child');
    };
    return child;                      // 返回增强后的对象
}

// 原型对象
var parent = {
    name: 'Parent',
    sayName: function() {
        console.log('My name is ' + this.name);
    }
};

// 创建一个继承自 parent 的新对象
var child = createChild(parent);

console.log(child.name); // 输出: Parent
child.sayName();         // 输出: My name is Parent
child.sayHello();        // 输出: Hello from Child

其优缺点也很明显，跟上面讲的原型式继承一样

寄生组合式继承

寄生组合式继承是JavaScript中一种高效的继承模式，它结合了寄生式和组合式继承的优点。寄生组合式继承的核心思想是在子类构造函数中调用父类构造函数，通过寄生式继承来继承父类的原型，以实现方法的共享和实力属性的对立性

// 父类
function Parent(name) {
    this.name = name;
    this.colors = ['red', 'blue', 'green'];
}

// 父类原型方法
Parent.prototype.sayHello = function() {
    console.log('Hello from ' + this.name);
};

// 子类
function Child(name, age) {
    Parent.call(this, name); // 构造函数继承，继承实例属性
    this.age = age;
}

// 使用寄生式继承继承父类原型
function inheritPrototype(child, parent) {
    var prototype = Object.create(parent.prototype); // 创建父类原型的副本
    prototype.constructor = child; // 修正构造函数指向
    child.prototype = prototype; // 将子类原型指向父类原型的副本
}

// 将子类原型继承父类
inheritPrototype(Child, Parent);

// 创建子类实例
var child1 = new Child('John', 10);
var child2 = new Child('Jane', 12);

// 修改子类实例属性
child1.colors.push('black');

console.log(child1.name); // 输出: John
console.log(child1.age); // 输出: 10
console.log(child1.colors); // 输出: ["red", "blue", "green", "black"]

console.log(child2.name); // 输出: Jane
console.log(child2.age); // 输出: 12
console.log(child2.colors); // 输出: ["red", "blue", "green"]

child1.sayHello(); // 输出: Hello from John
child2.sayHello(); // 输出: Hello from Jane

在这个示例中，Parent 是父类构造函数，Child 是子类构造函数。通过 Parent.call(this, name) 实现了构造函数继承，继承了父类的实例属性。然后，通过 inheritPrototype(Child, Parent) 函数实现了寄生式继承，将子类原型继承父类原型的副本，从而实现了方法的共享。最后，我们创建了两个子类实例 child1 和 child2，它们分别拥有独立的实例属性和共享的方法。

寄生组合式继承小结

优点：

  • 实现了方法的共享和实力属性的独立性，避免了构造函数继承和原型链继承的缺点
  • 避免了构造函数继承是调用两次父类构造函数的性能开销

extends继承

文章一开头，我们是使用ES6 中的extends关键字直接实现 JavaScript的继承，我们利用babel工具进行转换也可以发现，extends实际采用的也是寄生组合继承方法，因此也证明了这种方式是较优的解决继承的方式。

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