前端日志

# 快速读懂 JS 原型链

最近参加了公司内部技术分享，分享同学提到了 Js 原型链的问题，并从 V8 的视角展开发散，刷新了我之前对原型链的认识，听完后决定重学一下原型链，巩固一下基础。

  • 理解原型链
  • 深入原型链
  • 总结与思考

# 理解原型链

Js 中的原型链是一个比较有意思的话题，它采用了一套巧妙的方法，解决了 Js 中的继承问题。

按我的理解，原型链可以拆分成：

  • 原型（prototype）
  • 链（__proto__）

# 原型（prototype）

原型（prototype）是一个普通的对象，它为构造函数的实例共享了属性和方法。在所有的实例中，引用到的原型都是同一个对象。

例如：

function Student(name) {
  this.name = name;
  this.study = function() {
    console.log("study js");
  };
}
// 创建 2 个实例
const student1 = new Student("xiaoming");
const student2 = new Student("xiaohong");
student1.study();
student2.study();
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上面的代码中，我们创建了 2 个 Student 实例，每个实例都有一个 study 方法，用来打印 "study js"。

这样写会有个问题：2 个实例中的 study 方法都是独立的，虽然功能相同，但在系统中占用的是 2 份内存，如果我创建 100 个 Student 实例，就得占用 100 份内存，这样算下去，将会造成大量的内存浪费。

所以 Js 创造了 prototype。

function Student(name) {
  this.name = name;
}
Student.prototype.study = function() {
  console.log("study js");
};
// 创建 2 个实例
const student1 = new Student("xiaoming");
const student2 = new Student("xiaohong");
student1.study();
student2.study();
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使用 prototype 之后， study 方法存放在 Student 的原型中，内存中只会存放一份，所有 Student 实例都会共享它，内存问题就迎刃而解了。

但这里还存在一个问题。

为什么 student1 能够访问到 Student 原型上的属性和方法？

答案在 __proto__ 中，我们接着往下看。

# 链（__proto__）

链（__proto__）可以理解为一个指针，它是实例对象中的一个属性，指向了构造函数的原型（prototype）。

我们来看一个案例：

function Student(name) {
  this.name = name;
}
Student.prototype.study = function() {
  console.log("study js");
};

const student = new Student("xiaoming");
student.study(); // study js
console.log(student.__proto__ === Student.prototype); // true
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从打印结果可以得出：函数实例的 __proto__ 指向了构造函数的 prototype，上文中遗留的问题也就解决了。

但很多同学可能有这个疑问。

为什么调用 student.study 时，访问到的却是 Student.prototype.study 呢？

答案在原型链中，我们接着往下看。

# 原型链

原型链指的是：一个实例对象，在调用属性或方法时，会依次从实例本身、构造函数原型、构造函数原型的原型... 上去寻找，查看是否有对应的属性或方法。这样的寻找方式就好像一个链条一样，从实例对象，一直找到 Object.prototype ，专业上称之为原型链。

还是来看一个案例：

function Student(name) {
  this.name = name;
}
Student.prototype.study = function() {
  console.log("study js");
};

const student = new Student("xiaoming");
student.study(); // study js。
// 在实例中没找到，在构造函数的原型上找到了。
// 实际调用的是：student.__proto__.say 也就是 Student.prototype.say。

student.toString(); // "[object Object]"
// 在实例中没找到。
// 在构造函数的原型上也没找到。
// 在构造函数的原型的原型上找到了。
// 实际调用的是 student.__proto__.__proto__.toString 也就是 Object.prototype.toString。
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可以看到， __proto__ 就像一个链一样，串联起了实例对象和原型。

同样，上面代码中还会存在以下疑问。

为什么 Student.prototype.__proto__ 是 Object.prototype？

这里提供一个推导步骤：

  1. 先找 __proto__ 前面的对象，也就是 Student.prototype 的构造函数。

    1. 判断 Student.prototype 类型， typeof Student.prototype 是 object。
    2. object 的构造函数是 Object。
    3. 得出 Student.prototype 的构造函数是 Object。

  2. 所以 Student.prototype.__proto__ 是 Object.prototype。

这个推导方法很实用，除了自定义构造函数对象之外，其他对象都可以推导出正确答案。

# 原型链常见问题

原型链中的问题很多，这里再列举几个常见的问题。

Function.__proto__ 是什么？

  1. 找 Function 的构造函数。

    1. 判断 Function 类型，typeof Function 是 function。
    2. 函数类型的构造函数就是 Function。
    3. 得出 Function 的构造函数是 Function。

  2. 所以 Function.__proto__ = Function.prototype。

Number.__proto__ 是什么？

这里只是稍微变了一下，很多同学就不知道了，其实和上面的问题是一样的。

  1. 找 Number 的构造函数。

    1. 判断 Number 类型，typeof Number 是 function。
    2. 函数类型的构造函数就是 Function。
    3. 得出 Number 的构造函数是 Function。

  2. 所以 Number.__proto__ = Function.prototype。

Object.prototype.__proto__ 是什么？

这是个特例，如果按照常理去推导，Object.prototype.__proto__ 是 Object.prototype，但这是不对的，这样下去原型链就在 Object 处无限循环了。

为了解决这个问题，Js 的造物主就直接在规定了 Object.prototype.__proto__ 为 null，打破了原型链的无线循环。

明白了这些问题之后，看一下这张经典的图，我们应该都能理解了。

# 深入原型链

介绍完传统的原型链判断，我们再从 V8 的层面理解一下。

# V8 是怎么创建对象的

Js 代码在执行时，会被 V8 引擎解析，这时 V8 会用不同的模板来处理 Js 中的对象和函数。

例如：

细品一下 V8 中的定义，我们可以得到以下结论。

  • Js 中的函数都是 FunctionTemplate 创建出来的，返回值的是 FunctionTemplate 实例。
  • Js 中的对象都是 ObjectTemplate 创建出来的，返回值的是 ObjectTemplate 实例。
  • Js 中函数的原型（prototype）都是通过 PrototypeTemplate 创建出来的，返回值是 ObjectTemplate 实例。

所以 Js 中的对象的原型可以这样判断：

  • 所有的对象的原型都是 Object.prototype，自定义构造函数的实例除外。
  • 自定义构造函数的实例，它的原型是对应的构造函数原型。

在 Js 中的函数原型判断就更加简单了。

  • 所有的函数原型，都是 Function.prototype。

下图展示了所有的内置构造函数，他们的原型都是 Function.prototype。

看到这里，你是否也可以一看就看出任何对象的原型呢？

# 附：V8 中的函数解析案例

了解完原型链之后，我们看一下 V8 中的函数解析。

function Student(name) {
  this.name = name;
}
Student.prototype.study = function() {
  console.log("study js");
};
const student = new Student("xiaoming");
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这段代码在 V8 中会这样执行：

// 创建一个函数
v8::Local<v8::FunctionTemplate> Student = v8::FunctionTemplate::New();
// 获取函数原型
v8::Local<v8::Template> proto_Student = Student->PrototypeTemplate();
// 设置原型上的方法
proto_Student->Set("study", v8::FunctionTemplate::New(InvokeCallback));
// 获取函数实例
v8::Local<v8::ObjectTemplate> instance_Student = Student->InstanceTemplate();
// 设置实例的属性
instance_Student->Set("name", String::New('xiaoming'));
// 返回构造函数
v8::Local<v8::Function> function = Student->GetFunction();
// 返回构造函数实例
v8::Local<v8::Object> instance = function->NewInstance();
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以上代码可以分为 4 个步骤：

  • 创建函数模板。
  • 在函数模板中，拿到函数原型，并赋值。
  • 在函数模板中，拿到函数实例，并赋值。
  • 返回构造函数。
  • 返回构造函数实例。

V8 中的整体执行流程是符合正常预期的，这里了解一下即可。

# 总结与思考

本文分别从传统 Js 方面、V8 层面组件剖析了原型链的本质，希望大家都能有所收获。

最后，如果你对此有任何想法，欢迎留言评论！

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