在编程中，我们经常会想获取并扩展一些东西。

例如，我们有一个 user 对象及其属性和方法，并希望将 admin 和 guest 作为基于 user 稍加修改的变体。我们想重用 user 中的内容，而不是复制/重新实现它的方法，而只是在其至上构建一个新的对象。

原型继承（Prototypal inheritance） 这个语言特性能够帮助我们实现这一需求。

[[Prototype]]

在 JavaScript 中，对象有一个特殊的隐藏属性 [[Prototype]]（如规范中所命名的），它要么为 null，要么就是对另一个对象的引用。该对象被称为“原型”：

原型有点“神奇”。当我们想要从 object 中读取一个缺失的属性时，JavaScript 会自动从原型中获取该属性。在编程中，这种行为被称为“原型继承”。许多炫酷的语言特性和编程技巧都基于此。

属性 [[Prototype]] 是内部的而且是隐藏的，但是这儿有很多设置它的方式。

其中之一就是使用特殊的名字 __proto__，就像这样：

let animal = {
  eats: true
};
let rabbit = {
  jumps: true
};
rabbit.__proto__ = animal;

__proto__ 是 [[Prototype]] 的因历史原因而留下来的 getter/setter

请注意，__proto__ 与 [[Prototype]] 不一样。__proto__ 是 [[Prototype]] 的 getter/setter。

__proto__ 的存在是历史的原因。在现代编程语言中，将其替换为函数 Object.getPrototypeOf/Object.setPrototypeOf 也能 get/set 原型。我们稍后将学习造成这种情况的原因以及这些函数。

根据规范，__proto__ 必须仅在浏览器环境下才能得到支持，但实际上，包括服务端在内的所有环境都支持它。目前，由于 __proto__ 标记在观感上更加明显，所以我们在后面的示例中将使用它。

如果我们在 rabbit 中查找一个缺失的属性，JavaScript 会自动从 animal 中获取它。

例如：

let animal = {
  eats: true
};
let rabbit = {
  jumps: true
};
rabbit.__proto__ = animal; // (*)
// 现在这两个属性我们都能在 rabbit 中找到：
alert( rabbit.eats ); // true (**)
alert( rabbit.jumps ); // true

这里的 (*) 行将 animal 设置为 rabbit 的原型。

当 alert 试图读取 rabbit.eats (**) 时，因为它不存在于 rabbit 中，所以 JavaScript 会顺着 [[Prototype]] 引用，在 animal 中查找（自下而上）：

在这儿我们可以说 “animal 是 rabbit 的原型”，或者说 “rabbit 的原型是从 animal 继承而来的”。

因此，如果 animal 有许多有用的属性和方法，那么它们将自动地变为在 rabbit 中可用。这种属性被称为“继承”。

如果我们在 animal 中有一个方法，它可以在 rabbit 中被调用：

let animal = {
  eats: true,
  walk() {
    alert("Animal walk");
  }
};
let rabbit = {
  jumps: true,
  __proto__: animal
};
// walk 方法是从原型中获得的
rabbit.walk(); // Animal walk

该方法是自动地从原型中获得的，像这样：

原型链可以很长：

let animal = {
  eats: true,
  walk() {
    alert("Animal walk");
  }
};
let rabbit = {
  jumps: true,
  __proto__: animal
};
let longEar = {
  earLength: 10,
  __proto__: rabbit
};
// walk 是通过原型链获得的
longEar.walk(); // Animal walk
alert(longEar.jumps); // true（从 rabbit）

这里只有两个限制：

1. 引用不能形成闭环。如果我们试图在一个闭环中分配 __proto__，JavaScript 会抛出错误。
2. __proto__ 的值可以是对象，也可以是 null。而其他的类型都会被忽略。

当然，这可能很显而易见，但是仍然要强调：只能有一个 [[Prototype]]。一个对象不能从其他两个对象获得继承。

写入不使用原型

原型仅用于读取属性。

对于写入/删除操作可以直接在对象上进行。

在下面的示例中，我们将为 rabbit 分配自己的 walk：

let animal = {
  eats: true,
  walk() {
    /* rabbit 不会使用此方法 */
  }
};
let rabbit = {
  __proto__: animal
};
rabbit.walk = function() {
  alert("Rabbit! Bounce-bounce!");
};
rabbit.walk(); // Rabbit! Bounce-bounce!

从现在开始，rabbit.walk() 将立即在对象中找到该方法并执行，而无需使用原型：

访问器（accessor）属性是一个例外，因为分配（assignment）操作是由 setter 函数处理的。因此，写入此类属性实际上与调用函数相同。

也就是这个原因，所以下面这段代码中的 admin.fullName 能够正常运行：

let user = {
  name: "John",
  surname: "Smith",
  set fullName(value) {
    [this.name, this.surname] = value.split(" ");
  },
  get fullName() {
    return `${this.name} ${this.surname}`;
  }
};
let admin = {
  __proto__: user,
  isAdmin: true
};
alert(admin.fullName); // John Smith (*)
// setter triggers!
admin.fullName = "Alice Cooper"; // (**)

在 (*) 行中，属性 admin.fullName 在原型 user 中有一个 getter，因此它会被调用。在 (**) 行中，属性在原型中有一个 setter，因此它会被调用。

“this” 的值

在上面的例子中可能会出现一个有趣的问题：在 set fullName(value) 中 this 的值是什么？属性 this.name 和 this.surname 被写在哪里：在 user 还是 admin？

答案很简单：this 根本不受原型的影响。

无论在哪里找到方法：在一个对象还是在原型中。在一个方法调用中，this 始终是点符号 . 前面的对象。

因此，setter 调用 admin.fullName= 使用 admin 作为 this，而不是 user。

这是一件非常重要的事儿，因为我们可能有一个带有很多方法的大对象，并且还有从其继承的对象。当继承的对象运行继承的方法时，它们将仅修改自己的状态，而不会修改大对象的状态。

例如，这里的 animal 代表“方法存储”，rabbit 在使用其中的方法。

调用 rabbit.sleep() 会在 rabbit 对象上设置 this.isSleeping：

// animal 有一些方法
let animal = {
  walk() {
    if (!this.isSleeping) {
      alert(`I walk`);
    }
  },
  sleep() {
    this.isSleeping = true;
  }
};
let rabbit = {
  name: "White Rabbit",
  __proto__: animal
};
// 修改 rabbit.isSleeping
rabbit.sleep();
alert(rabbit.isSleeping); // true
alert(animal.isSleeping); // undefined（原型中没有此属性）

结果示意图：

如果我们还有从 animal 继承的其他对象，像 bird 和 snake 等，它们也将可以访问 animal 的方法。但是，每个方法调用中的 this 都是在调用时（点符号前）评估的对应的对象，而不是 animal。因此，当我们将数据写入 this 时，会将其存储到这些对象中。

所以，方法是共享的，但对象状态不是。

for…in 循环

for..in 循环也会迭代继承的属性。

例如：

let animal = {
  eats: true
};
let rabbit = {
  jumps: true,
  __proto__: animal
};
// Object.keys 只返回自己的 key
alert(Object.keys(rabbit)); // jumps
// for..in 会遍历自己以及继承的键
for(let prop in rabbit) alert(prop); // jumps，然后是 eats

如果这不是我们想要的，并且我们想排除继承的属性，那么这儿有一个内建方法 obj.hasOwnProperty(key)：如果 obj 具有自己的（非继承的）名为 key 的属性，则返回 true。

因此，我们可以过滤掉继承的属性（或对它们进行其他操作）：

let animal = {
  eats: true
};
let rabbit = {
  jumps: true,
  __proto__: animal
};
for(let prop in rabbit) {
  let isOwn = rabbit.hasOwnProperty(prop);
  if (isOwn) {
    alert(`Our: ${prop}`); // Our: jumps
  } else {
    alert(`Inherited: ${prop}`); // Inherited: eats
  }
}

这里我们有以下继承链：rabbit 从 animal 中继承，animal 从 Object.prototype 中继承（因为 animal 是对象字面量 {...}，所以这是默认的继承），然后再向上是 null：

注意，这有一件很有趣的事儿。方法 rabbit.hasOwnProperty 来自哪儿？我们并没有定义它。从上图中的原型链我们可以看到，该方法是 Object.prototype.hasOwnProperty 提供的。换句话说，它是继承的。

……如果 for..in 循环会列出继承的属性，那为什么 hasOwnProperty 没有像 eats 和 jumps 那样出现在 for..in 循环中？

答案很简单：它是不可枚举的。就像 Object.prototype 的其他属性，hasOwnProperty 有 enumerable:false 标志。并且 for..in 只会列出可枚举的属性。这就是为什么它和其余的 Object.prototype 属性都未被列出。

几乎所有其他键/值获取方法都忽略继承的属性

几乎所有其他键/值获取方法，例如 Object.keys 和 Object.values 等，都会忽略继承的属性。

它们只会对对象自身进行操作。不考虑 继承自原型的属性。

总结

• 在 JavaScript 中，所有的对象都有一个隐藏的 [[Prototype]] 属性，它要么是另一个对象，要么就是 null。
• 我们可以使用 obj.__proto__ 访问它（历史遗留下来的 getter/setter，这儿还有其他方法，很快我们就会讲到）。
• 通过 [[Prototype]] 引用的对象被称为“原型”。
• 如果我们想要读取 obj 的一个属性或者调用一个方法，并且它不存在，那么 JavaScript 就会尝试在原型中查找它。
• 写/删除操作直接在对象上进行，它们不使用原型（假设它是数据属性，不是 setter）。
• 如果我们调用 obj.method()，而且 method 是从原型中获取的，this 仍然会引用 obj。因此，方法始终与当前对象一起使用，即使方法是继承的。
• for..in 循环在其自身和继承的属性上进行迭代。所有其他的键/值获取方法仅对对象本身起作用。

任务

使用原型

重要程度: 5

下面这段代码创建了一对对象，然后对它们进行修改。

过程中会显示哪些值？

let animal = {
  jumps: null
};
let rabbit = {
  __proto__: animal,
  jumps: true
};
alert( rabbit.jumps ); // ? (1)
delete rabbit.jumps;
alert( rabbit.jumps ); // ? (2)
delete animal.jumps;
alert( rabbit.jumps ); // ? (3)

应该有 3 个答案。

解决方案

1. true，来自于 rabbit。
2. null，来自于 animal。
3. undefined，不再有这样的属性存在。

搜索算法

重要程度: 5

本题目有两个部分。

给定以下对象：

let head = {
  glasses: 1
};
let table = {
  pen: 3
};
let bed = {
  sheet: 1,
  pillow: 2
};
let pockets = {
  money: 2000
};

1. 使用 __proto__ 来分配原型，以使得任何属性的查找都遵循以下路径：pockets → bed → table → head。例如，pockets.pen 应该是 3（在 table 中找到），bed.glasses 应该是 1（在 head 中找到）。
2. 回答问题：通过 pockets.glasses 或 head.glasses 获取 glasses，哪个更快？必要时需要进行基准测试。

解决方案

1. 让我们添加 __proto__：

   let head = {
     glasses: 1
   };
   let table = {
     pen: 3,
     __proto__: head
   };
   let bed = {
     sheet: 1,
     pillow: 2,
     __proto__: table
   };
   let pockets = {
     money: 2000,
     __proto__: bed
   };
   alert( pockets.pen ); // 3
   alert( bed.glasses ); // 1
   alert( table.money ); // undefined

2. 在现代引擎中，从性能的角度来看，我们是从对象还是从原型链获取属性都是没区别的。它们（引擎）会记住在哪里找到的该属性，并在下一次请求中重用它。

   例如，对于 pockets.glasses 来说，它们（引擎）会记得在哪里找到的 glasses（在 head 中），这样下次就会直接在这个位置进行搜索。并且引擎足够聪明，一旦有内容更改，它们就会自动更新内部缓存，因此，该优化是安全的。

写在哪里？

重要程度: 5

我们有从 animal 中继承的 rabbit。

如果我们调用 rabbit.eat()，哪一个对象会接收到 full 属性：animal 还是 rabbit？

let animal = {
  eat() {
    this.full = true;
  }
};
let rabbit = {
  __proto__: animal
};
rabbit.eat();

解决方案

答案：rabbit。

这是因为 this 是点符号前面的这个对象，因此 rabbit.eat() 修改了 rabbit。

属性查找和执行是两回事儿。

首先在原型中找到 rabbit.eat 方法，然后在 this=rabbit 的情况下执行。

为什么两只仓鼠都饱了？

重要程度: 5

我们有两只仓鼠：speedy 和 lazy 都继承自普通的 hamster 对象。

当我们喂其中一只的时候，另一只也吃饱了。为什么？如何修复它？

let hamster = {
  stomach: [],
  eat(food) {
    this.stomach.push(food);
  }
};
let speedy = {
  __proto__: hamster
};
let lazy = {
  __proto__: hamster
};
// 这只仓鼠找到了食物
speedy.eat("apple");
alert( speedy.stomach ); // apple
// 这只仓鼠也找到了食物，为什么？请修复它。
alert( lazy.stomach ); // apple

解决方案

我们仔细研究一下在调用 speedy.eat("apple") 的时候，发生了什么。

1. speedy.eat 方法在原型（=hamster）中被找到，然后执行 this=speedy（在点符号前面的对象）。

2. this.stomach.push() 需要找到 stomach 属性，然后对其调用 push。它在 this（=speedy）中查找 stomach，但并没有找到。

3. 然后它顺着原型链，在 hamster 中找到 stomach。

4. 然后它对 stomach 调用 push，将食物添加到 stomach 的原型 中。

因此，所有的仓鼠共享了同一个胃！

对于 lazy.stomach.push(...) 和 speedy.stomach.push() 而言，属性 stomach 被在原型中找到（不是在对象自身），然后向其中 push 了新数据。

请注意，在简单的赋值 this.stomach= 的情况下不会出现这种情况：

let hamster = {
  stomach: [],
  eat(food) {
    // 分配给 this.stomach 而不是 this.stomach.push
    this.stomach = [food];
  }
};
let speedy = {
   __proto__: hamster
};
let lazy = {
  __proto__: hamster
};
// 仓鼠 Speedy 找到了食物
speedy.eat("apple");
alert( speedy.stomach ); // apple
// 仓鼠 Lazy 的胃是空的
alert( lazy.stomach ); // <nothing>

现在，一切都运行正常，因为 this.stomach= 不会执行对 stomach 的查找。该值会被直接写入 this 对象。

此外，我们还可以通过确保每只仓鼠都有自己的胃来完全回避这个问题：

let hamster = {
  stomach: [],
  eat(food) {
    this.stomach.push(food);
  }
};
let speedy = {
  __proto__: hamster,
  stomach: []
};
let lazy = {
  __proto__: hamster,
  stomach: []
};
// 仓鼠 Speedy 找到了食物
speedy.eat("apple");
alert( speedy.stomach ); // apple
// 仓鼠 Lazy 的胃是空的
alert( lazy.stomach ); // <nothing>

作为一种常见的解决方案，所有描述特定对象状态的属性，例如上面的 stomach，都应该被写入该对象中。这样可以避免此类问题。