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最详尽的 JS 原型与原型链终极详解,没有「可能是」。

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JavaScript/105-最详尽的 JS 原型与原型链终极详解,没有「可能是」。
本文目录15 个章节
  1. 一. 普通对象与函数对象
  2. 二. 构造函数
  3. 三. 原型对象
  4. 四. __proto__
  5. 五. 构造器
  6. 六. 原型链
  7. 七. 函数对象(复习一下前面的知识点)
  8. 八. Prototype
  9. 九. 复习一下
  10. 十. 原型链(再复习一下:)
  11. 十一. 总结
  12. 原文勘误与现代化说明
  13. 图片来源与授权说明
  14. 原文归属
  15. 参考链接

最详尽的 JS 原型与原型链终极详解,没有「可能是」。

Category(分类): JavaScript Status: 已整理

本文是 2017 年的经典原型教学文,保留了原文的叙事结构、示例和记忆口诀。整理时按当前 ECMAScript 规范修正了几处流传甚广的旧说法(例如「原型对象是构造函数的实例」「__proto__ 是每个对象的自有属性」),并在相应位置补充了现代视角。文末附勘误清单。

一. 普通对象与函数对象

JavaScript 中常被夸张地称为「万物皆对象」——准确地说,JavaScript 的值分为原始值(string、number、boolean、null、undefined、symbol、bigint)和对象,而对象里又有一类特殊的:函数对象(可调用对象)ObjectFunction 是 JS 自带的函数对象。下面举例说明:

var o1 = {}
var o2 = new Object()

function f1() {}
var f2 = function() {}
var f3 = new Function('str', 'console.log(str)')

var o3 = new f1() // f1 是函数声明,声明会被提升,因此这里可以先用

console.log(typeof Object) // function
console.log(typeof Function) // function

console.log(typeof f1) // function
console.log(typeof f2) // function
console.log(typeof f3) // function

console.log(typeof o1) // object
console.log(typeof o2) // object
console.log(typeof o3) // object

在上面的例子中 o1、o2、o3 为普通对象,f1、f2、f3 为函数对象。怎么区分?原文的经验法则是「凡是通过 new Function() 创建的对象都是函数对象」,f1、f2「归根结底都是通过 new Function() 的方式进行创建的」。

现代注解:这个说法是帮助记忆的近似,不是规范事实。规范中函数对象是「具有 [[Call]] 内部方法的可调用对象」,函数声明、函数表达式、箭头函数、class 都由引擎直接创建,并不会真的执行一次 new Function()ObjectFunction 等内置对象也是引擎在初始化 realm 时直接创建的 intrinsics。可靠的判定方式是 typeof f === 'function'(或 f instanceof Function,注意跨 realm 场景)。教学上可以保留「函数也是对象,而且是特殊的一类」这个直觉。

一定要分清楚普通对象和函数对象,下面我们会常常用到它。

二. 构造函数

我们先复习一下构造函数的知识:

function Person(name, age, job) {
  this.name = name
  this.age = age
  this.job = job
  this.sayName = function() { alert(this.name) }
}
var person1 = new Person('Zaxlct', 28, 'Software Engineer')
var person2 = new Person('Mick', 23, 'Doctor')

上面的例子中 person1 和 person2 都是 Person 的实例。这两个实例都没有自己名为 constructor 的属性,但访问 person1.constructor 时会沿原型链找到构造函数原型上的 constructor 属性,它指向 Person。即:

console.log(person1.constructor === Person) // true
console.log(person2.constructor === Person) // true

我们要记住两个概念(构造函数,实例):

person1 和 person2 都是构造函数 Person 的实例

一个公式:

实例的构造函数属性(constructor,通常继承自原型)指向构造函数。

三. 原型对象

在 JavaScript 中,每当定义一个函数时,引擎都会为它创建一个 prototype 属性,这个属性指向函数的原型对象。(先不管什么是 __proto__,下一节的课程会详细剖析。)

function Person() {}
Person.prototype.name = 'Zaxlct'
Person.prototype.age = 28
Person.prototype.job = 'Software Engineer'
Person.prototype.sayName = function() {
  alert(this.name)
}

var person1 = new Person()
person1.sayName() // 'Zaxlct'

var person2 = new Person()
person2.sayName() // 'Zaxlct'

console.log(person1.sayName === person2.sayName) // true

我们得到了本文第一个「定律」:

每个对象都有内部原型(规范写作 [[Prototype]],可通过 __proto__ 访问器或 Object.getPrototypeOf() 观察),但只有函数对象才有 prototype 属性。

现代注解:严格说,__proto__ 并不是每个对象都「有」的属性——它是 Object.prototype 上的一个访问器属性(ECMAScript 2015 起收录在附录 B 的 Web 兼容特性中),对象通过继承获得它。用 Object.create(null) 创建的对象没有 __proto__,访问会得到 undefined。标准做法是 Object.getPrototypeOf(obj)Object.setPrototypeOf(obj, proto)


那什么是原型对象呢?

我们把上面的例子改一改你就会明白了:

Person.prototype = {
  name: 'Zaxlct',
  age: 28,
  job: 'Software Engineer',
  sayName: function() {
    alert(this.name)
  }
}

原型对象,顾名思义,它就是一个普通对象(废话 = =!)。从现在开始你要牢牢记住原型对象就是 Person.prototype,如果你还是害怕它,那就把它想象成一个字母 A:var A = Person.prototype


在上面我们给 A 添加了四个属性:name、age、job、sayName。其实它还有一个默认的属性:constructor

在默认情况下,所有的原型对象都会自动获得一个 constructor(构造函数)属性,这个属性(是一个指针)指向 prototype 属性所在的函数(Person)

上面这句话有点拗口,我们「翻译」一下:A 有一个默认的 constructor 属性,这个属性是一个指针,指向 Person。即:

Person.prototype.constructor === Person

在上面第二小节《构造函数》里,我们知道实例的构造函数属性(constructor)指向构造函数person1.constructor === Person

这两个「公式」好像有点联系:

person1.constructor === Person
Person.prototype.constructor === Person

person1 为什么有 constructor 属性?那是因为 person1 是 Person 的实例。

那 Person.prototype 为什么有 constructor 属性??

原文在这里给出了一个著名的类比:

// 原文注:上面两行代码只是帮助理解,并不能正常运行
var A = new Person()
Person.prototype = A

并得出结论「原型对象(Person.prototype)是构造函数(Person)的一个实例」。

勘误(重要):这个结论是错的,验证非常简单——Person.prototype instanceof Person 的结果是 false。真实情况是:创建函数时,引擎会为它创建一个普通的对象作为默认原型,这个对象的 [[Prototype]]Object.prototype,上面带有一个指向函数自身的 constructor 属性。可以近似理解为:

function Person() {}
console.log(Person.prototype instanceof Person) // false
console.log(Object.getPrototypeOf(Person.prototype) === Object.prototype) // true

正确的记忆方式是:默认原型对象是一个「带有指回构造函数的 constructor 属性」的普通对象,而不是构造函数的实例。


原型对象其实就是普通对象(但 Function.prototype 除外,它是函数对象,但它很特殊,它没有 prototype 属性——前面说到函数对象都有 prototype 属性)。看下面的例子:

function Person() {}
console.log(Person.prototype) // Person {}
console.log(typeof Person.prototype) // object
console.log(typeof Function.prototype) // function,这个特殊
console.log(typeof Object.prototype) // object
console.log(typeof Function.prototype.prototype) // undefined

Function.prototype 为什么是函数对象呢?原文同样用了一个类比:

// 原文注:帮助理解的教学类比,并非真实执行过程
var A = new Function()
Function.prototype = A

现代注解:规范中 Function.prototype 是一个内置的函数对象(一个「什么都不做、返回 undefined 的函数」),由引擎在 realm 初始化时创建,它自身确实没有 prototype 属性。用 typeof Function.prototype === 'function' 这一点区分它即可,不必纠结「它由谁创建」。

那原型对象是用来做什么的呢?主要作用是用于继承。举个例子:

var Person = function(name) {
  this.name = name // tip: 当函数执行时这个 this 指的是谁?
}
Person.prototype.getName = function() {
  return this.name // tip: 当函数执行时这个 this 指的是谁?
}
var person1 = new Person('Mick')
person1.getName() // Mick

(勘误:原文此行误写为 new person('Mick'),小写的 person 未定义,会抛出 ReferenceError。)

从这个例子可以看出,通过给 Person.prototype 设置了一个函数属性,Person 的实例(person1)就继承了这个属性。具体是怎么实现的继承,就要讲到下面的原型链了。

小问题,上面两个 this 都指向谁?

var person1 = new Person('Mick')
person1.name = 'Mick' // 此时 person1 已经有 name 这个属性了
person1.getName() // Mick

故两次 this 在函数执行时都指向 person1(作为构造函数调用时 this 指向新创建的实例;getName 作为 person1 的方法调用时 this 也是 person1)。


2017-10-27 更新:

下面的评论有「人」问:「null 没有 __proto__」,下面解释一下:

  1. null 是一个独立的数据类型(原始值),它不是一个空引用,也不是对象。参考 ECMAScript 5.1 规范 4.3.11 节MDN:null
  2. typeof null 结果是 object,这是个历史遗留问题(初版实现中类型标签复用了对象标记位)。参考 MDN:typeof
  3. 在 ES6 起草阶段,曾有提案把 typeof null 纠正为 null,但因为会破坏大量既有代码而被拒绝,最终维持现状。

(出处:知乎问题《typeof null 结果是 object,请问是历史遗留问题吗》下克荷林的回答:https://www.zhihu.com/question/21691758/answer/987822

四. __proto__

JS 在创建对象(不论是普通对象还是函数对象)的时候,都会为它关联一个内部原型,规范记作 [[Prototype]],在绝大多数对象上可以通过 __proto__ 访问器观察到,它用于指向创建它的构造函数的原型对象。

对象 person1 的内部原型,创建它的构造函数是 Person,构造函数的原型对象是 Person.prototype,所以:

person1.__proto__ === Person.prototype // true
Object.getPrototypeOf(person1) === Person.prototype // true,标准写法

请看下图:

实例、构造函数与原型对象关系图(《JavaScript 高级程序设计》图 6-1)

《JavaScript 高级程序设计》的图 6-1

根据上面这个连接图,我们能得到:

Person.prototype.constructor === Person
person1.__proto__ === Person.prototype
person1.constructor === Person

不过,要明确的真正重要的一点就是,这个连接存在于实例(person1)与构造函数(Person)的原型对象(Person.prototype)之间,而不是存在于实例(person1)与构造函数(Person)之间。

注意:因为绝大部分浏览器都支持 __proto__ 访问器,所以它才被标准化(ECMAScript 2015 将其收录进附录 B 的 Web 兼容特性;ES5 时代部分浏览器已支持,但当时还不是标准)。规范推荐使用 Object.getPrototypeOf() / Object.setPrototypeOf()

五. 构造器

熟悉 JavaScript 的童鞋都知道,我们可以这样创建一个对象:

var obj = {}

它等同于下面这样:

var obj = new Object()

obj 是构造函数(Object)的一个实例。所以:

obj.constructor === Object
obj.__proto__ === Object.prototype

新对象 obj 是使用 new 操作符后跟一个构造函数来创建的。构造函数(Object)本身就是一个函数(就是上面说的函数对象),它和上面的构造函数 Person 差不多。只不过该函数是出于创建新对象的目的而定义的。所以不要被 Object 吓倒。


同理,可以创建对象的构造器不仅仅有 Object,也可以是 Array、Date、Function 等。

所以我们也可以用构造函数来创建 Array、Date、Function:

var b = new Array()
b.constructor === Array
b.__proto__ === Array.prototype

var c = new Date()
c.constructor === Date
c.__proto__ === Date.prototype

var d = new Function()
d.constructor === Function
d.__proto__ === Function.prototype

这些构造器都是函数对象:

内置构造器也是函数对象(原文截图)

函数对象

六. 原型链

小测试来检验一下你理解的怎么样:

  1. person1.__proto__ 是什么?
  2. Person.__proto__ 是什么?
  3. Person.prototype.__proto__ 是什么?
  4. Object.__proto__ 是什么?
  5. Object.prototype.__proto__ 是什么?

答案:

第一题:

因为 person1.__proto__ === person1 的构造函数.prototype

因为 person1 的构造函数 === Person

所以 person1.__proto__ === Person.prototype

第二题:

因为 Person.__proto__ === Person 的构造函数.prototype

因为 Person 的构造函数 === Function(准确说:函数对象的 [[Prototype]] 被初始化为 Function.prototype

所以 Person.__proto__ === Function.prototype

第三题:

Person.prototype 是一个普通对象,我们无需关注它有哪些属性,只要记住它是一个普通对象。

因为一个普通对象的构造函数 === Object

所以 Person.prototype.__proto__ === Object.prototype

第四题,参照第二题,因为 Person 和 Object 一样都是构造函数,所以 Object.__proto__ === Function.prototype

第五题:

Object.prototype 对象也有内部原型,但它比较特殊,为 null。因为 null 处于原型链的顶端,这个只能记住。

Object.prototype.__proto__ === null // true
Object.getPrototypeOf(Object.prototype) === null // true,标准写法

现代注解:规范语言是「Object.prototype[[Prototype]] 为 null」,原型链的查找到这里终止。「null 生万物」是对这个事实的文学化表达。

七. 函数对象(复习一下前面的知识点)

所有函数对象__proto__ 都指向 Function.prototype,它是一个空函数(Empty function)

Number.__proto__ === Function.prototype // true
Number.constructor === Function // true

Boolean.__proto__ === Function.prototype // true
Boolean.constructor === Function // true

String.__proto__ === Function.prototype // true
String.constructor === Function // true

// 所有的构造器都来自于 Function.prototype,甚至包括根构造器 Object 及 Function 自身
Object.__proto__ === Function.prototype // true
Object.constructor === Function // true

Function.__proto__ === Function.prototype // true
Function.constructor === Function // true

Array.__proto__ === Function.prototype // true
Array.constructor === Function // true

RegExp.__proto__ === Function.prototype // true
RegExp.constructor === Function // true

Error.__proto__ === Function.prototype // true
Error.constructor === Function // true

Date.__proto__ === Function.prototype // true
Date.constructor === Function // true

原文说:JavaScript 中有内置(built-in)构造器/对象共计 12 个(ES5 中新加了 JSON),这里列举了可访问的 8 个构造器。剩下如 Global 不能直接访问,Arguments 仅在函数调用时由 JS 引擎创建,Math、JSON 是以对象形式存在的,无需 new。它们的 __proto__ 是 Object.prototype。如下:

Math.__proto__ === Object.prototype // true
Math.constructor === Object // true(原文误拼为 construrctor)

JSON.__proto__ === Object.prototype // true
JSON.constructor === Object // true(原文误拼为 construrctor)

现代注解:这个「12 个」是 ES5 时代的统计。ES2015 之后新增了一大批可 new 的内置构造器,如 SymbolMapSetWeakMapWeakSetPromiseProxyArrayBuffer、各种 TypedArray、BigInt 等,它们的 __proto__ 同样是 Function.prototype。例如 Map.__proto__ === Function.prototypePromise.__proto__ === Function.prototype 均为 trueReflectMathJSON 一样是普通对象。

上面说的函数对象当然包括自定义的。如下:

// 函数声明
function Person() {}
// 函数表达式
var Person2 = function() {}
console.log(Person.__proto__ === Function.prototype) // true
console.log(Person2.__proto__ === Function.prototype) // true

(勘误:原文此处变量名误写为 Perosn,且引用了未定义的 Man。)

这说明什么呢?

  • 所有的构造器都来自于 Function.prototype,甚至包括根构造器 ObjectFunction 自身。所有构造器都继承了 Function.prototype 的属性及方法,如 length、call、apply、bind。

(你应该明白第一句话,第二句话我们下一节继续说,先挖个坑:))

Function.prototype 也是唯一一个 typeof XXX.prototypefunctionprototype。其它的构造器的 prototype 都是一个对象(原因第三节里已经解释过了)。如下(又复习了一遍):

console.log(typeof Function.prototype) // function
console.log(typeof Object.prototype) // object
console.log(typeof Number.prototype) // object
console.log(typeof Boolean.prototype) // object
console.log(typeof String.prototype) // object
console.log(typeof Array.prototype) // object
console.log(typeof RegExp.prototype) // object
console.log(typeof Error.prototype) // object
console.log(typeof Date.prototype) // object

噢,上面还提到它是一个空的函数,console.log(Function.prototype) 下看看(留意,下一节会再说一下这个)。在 Node 或浏览器控制台里,Function.prototype.toString() 会显示为 function () { [native code] }——它是一个可调用、但什么都不做并返回 undefined 的内置函数。

知道了所有构造器(含内置及自定义)的 __proto__ 都是 Function.prototype,那 Function.prototype__proto__ 是谁呢?

相信都听说过 JavaScript 中函数也是一等公民,那从哪能体现呢?如下:

console.log(Function.prototype.__proto__ === Object.prototype) // true

这说明所有的构造器也都是一个普通 JS 对象,可以给构造器添加/删除属性等。同时它也继承了 Object.prototype 上的所有方法:toString、valueOf、hasOwnProperty 等。(你也应该明白第一句话,第二句话我们下一节继续说,不用挖坑了,还是刚才那个坑;))

最后 Object.prototype 的 __proto__ 是谁?

Object.prototype.__proto__ === null // true

已经到顶了,为 null。(读到现在,再回过头看第五章,能明白吗?)

八. Prototype

在 ECMAScript 核心所定义的全部属性中,最耐人寻味的就要数 prototype 属性了。对于 ECMAScript 中的引用类型而言,prototype 是保存着它们所有实例方法的真正所在。换句话所说,诸如 toString() 和 valueOf() 等方法实际上都保存在 prototype 名下,只不过是通过各自对象的实例访问罢了。

——《JavaScript 高级程序设计》第三版 P116

我们知道 JS 内置了一些方法供我们使用,比如:

对象可以用 constructortoString()valueOf() 等方法;

数组可以用 map()filter()reduce() 等方法;

(勘误:原文写「数字可以用 parseInt()/parseFloat() 等方法」——parseInt/parseFloat 是全局函数,不是 Number.prototype 上的方法;ES2015 起也提供了等价的静态方法 Number.parseInt()/Number.parseFloat()。数字自身的原型方法是 toFixed()toString(radix) 这类。)

Why ???

why??(原文插图)

why??

当我们创建一个函数时:

var Person = new Object()

PersonObject 的实例,所以 Person 继承Object 的原型对象 Object.prototype 上所有的方法:

Object.prototype(原文截图)

Object.prototype

Object 的每个实例都具有以上的属性和方法。

所以我可以用:

Person.constructor

也可以用:

Person.hasOwnProperty

当我们创建一个数组时:

var num = new Array()

numArray 的实例,所以 num 继承Array 的原型对象 Array.prototype 上所有的方法:

Array.prototype(原文截图)

Array.prototype

Are you f***ing kidding me? 这尼玛怎么是一个空数组???

doge(原文插图)

doge

这是因为控制台直接打印 Array.prototype 时,把它按「一个(内容为空的)数组」来展示。我们可以用一个 ES5 提供的方法:

Object.getOwnPropertyNames

获取自身(包括不可枚举的属性,但不包括原型上的属性,也不包括 Symbol 键)的属性名,返回一个数组:

var arrayAllKeys = Array.prototype
console.log(Object.getOwnPropertyNames(arrayAllKeys))
// 输出(不同引擎、不同版本会有差异,下面是较新 V8 的结果):
// ['length', 'constructor', 'at', 'concat', 'copyWithin', 'fill', 'find',
//  'findIndex', 'findLast', 'findLastIndex', 'lastIndexOf', 'pop', 'push',
//  'reverse', 'shift', 'unshift', 'slice', 'sort', 'splice', 'includes',
//  'indexOf', 'join', 'keys', 'entries', 'values', 'forEach', 'filter',
//  'flat', 'flatMap', 'map', 'every', 'some', 'reduce', 'reduceRight',
//  'toReversed', 'toSorted', 'toSpliced', 'with', 'toLocaleString', 'toString']

勘误与更新:原文当时的输出只有 35 个左右的方法名(ES6 时代),上面已换成当前引擎的输出。注意:flatincludesatfindLastfindLastIndextoReversedtoSortedtoSplicedwith 等都是后来陆续加入的;[Symbol.iterator] 这类 Symbol 键属性不会出现在 getOwnPropertyNames 的结果里,要用 Object.getOwnPropertySymbols 查看。

这样你就明白了随便声明一个数组,它为啥能用那么多方法了。

细心的你肯定发现了 Object.getOwnPropertyNames(arrayAllKeys) 输出的数组里并没有 constructor/hasOwnProperty对象的方法。

但是随便定义的数组也能用这些方法:

var num = [1]
console.log(num.hasOwnProperty('length')) // true

(勘误:原文误写为 num.hasOwnPrototype(),并声称「输出布尔值而不是报错」——hasOwnPrototype 并不存在,调用会抛出 TypeError;正确的方法名是 hasOwnProperty(或 ES2022 的 Object.hasOwn(num, 'length'))。)

Why ???

why??(原文插图)

why??

因为 Array.prototype 虽然没这些方法,但是它有内部原型(__proto__):

// 上面我们说了 Object.prototype 就是一个普通对象。
Array.prototype.__proto__ === Object.prototype // true

所以 Array.prototype 继承了对象的所有方法,当你用 num.hasOwnProperty() 时,JS 会先查一下它的构造函数(Array)的原型对象 Array.prototype 有没有 hasOwnProperty() 方法,没查到的话继续查一下 Array.prototype 的原型对象 Array.prototype.__proto__ 有没有这个方法。

当我们创建一个函数时:

var f = new Function('x', 'return x*x;')
// 当然你也可以这么创建 f = function(x){ return x*x }
console.log(f.call(null, 3)) // 9,call 方法从哪里来的?
console.log(Function.prototype) // function () { [native code] } (一个空函数)
console.log(Object.getOwnPropertyNames(Function.prototype))
// 输出(不同引擎、版本顺序可能有差异):
// ['length', 'name', 'arguments', 'caller', 'constructor', 'apply', 'bind', 'call', 'toString']

现代注解:原文还写了 console.log(f.arguments)Function.prototype.arguments 是已废弃的遗留访问器,函数未执行时访问返回 null,严格模式下还会报错,新代码不要使用。caller 同样是遗留属性。此外 Symbol.hasInstance 也在 Function.prototype 上(Symbol 键,getOwnPropertyNames 看不到)。

我们再复习第七小节这句话:

所有函数对象的 __proto__ 都指向 Function.prototype,它是一个空函数(Empty function)

嗯,我们验证了它就是空函数。不过不要忽略前半句。我们枚举出了它的所有方法,所以所有的函数对象都能用,比如:

Function.prototype 上的方法(原文截图)

函数对象

如果你还没搞懂啥是函数对象?

去屎(原文插图)

去屎

还有,我建议你可以再复习下为什么:

Function.prototype 是唯一一个 typeof XXX.prototypefunction 的 prototype

我猜你肯定忘了。

现代补充:class 语法与原型

ES2015 的 class 是原型的语法糖:类方法定义在 Constructor.prototype 上(且不可枚举),静态方法和 static 块在构造函数自身上,extends 内部通过 Object.setPrototypeOf 一类的机制串起两条原型链。原型模型没有变,只是写法更清晰:

class Person {
  constructor(name) { this.name = name }
  getName() { return this.name } // 定义在 Person.prototype 上
}
class Worker extends Person {
  constructor(name, job) {
    super(name)
    this.job = job
  }
}
const w = new Worker('Mick', 'Doctor')
console.log(Object.getPrototypeOf(w) === Worker.prototype) // true
console.log(Object.getPrototypeOf(Worker.prototype) === Person.prototype) // true
console.log(Object.getPrototypeOf(Worker) === Person) // true(构造函数这条链)

需要「无原型」对象时,可以用 Object.create(null);需要安全地修改原型,优先在创建时用 Object.create(proto),运行时改原型(Object.setPrototypeOf)会让引擎优化失效,应尽量避免。

九. 复习一下

第八小节我们总结了:

所有函数对象的 __proto__ 都指向 Function.prototype,它是一个空函数(Empty function)

但是你可别忘了在第三小节我们总结的:

所有对象的 __proto__ 都指向其构造器的 prototype

咦,我找了半天怎么没找到这句话……

doge(原文插图)

doge

我们下面再复习下这句话。

先看看 JS 内置构造器:

var obj = { name: 'jack' }
var arr = [1, 2, 3]
var reg = /hello/g
var date = new Date()
var err = new Error('exception')

console.log(obj.__proto__ === Object.prototype) // true
console.log(arr.__proto__ === Array.prototype) // true
console.log(reg.__proto__ === RegExp.prototype) // true
console.log(date.__proto__ === Date.prototype) // true
console.log(err.__proto__ === Error.prototype) // true

再看看自定义的构造器,这里定义了一个 Person

function Person(name) {
  this.name = name
}
var p = new Person('jack')
console.log(p.__proto__ === Person.prototype) // true

pPerson 的实例对象,p 的内部原型总是指向其构造器 Person 的原型对象 prototype

每个对象(沿原型链)都有一个 constructor 属性,可以获取它的构造器,因此以下打印结果也是恒等的:

function Person(name) {
  this.name = name
}
var p = new Person('jack')
console.log(p.__proto__ === p.constructor.prototype) // true

上面的 Person 没有给其原型添加属性或方法,这里给其原型添加一个 getName 方法:

function Person(name) {
  this.name = name
}
// 修改原型
Person.prototype.getName = function() {}
var p = new Person('jack')
console.log(p.__proto__ === Person.prototype) // true
console.log(p.__proto__ === p.constructor.prototype) // true

可以看到 p.__proto__Person.prototypep.constructor.prototype 都是恒等的,即都指向同一个对象。

如果换一种方式设置原型,结果就有些不同了:

function Person(name) {
  this.name = name
}
// 重写原型
Person.prototype = {
  getName: function() {}
}
var p = new Person('jack')
console.log(p.__proto__ === Person.prototype) // true
console.log(p.__proto__ === p.constructor.prototype) // false

这里直接重写了 Person.prototype(注意:上一个示例是修改原型)。输出结果可以看出 p.__proto__ 仍然指向的是 Person.prototype,而不再指向 p.constructor.prototype

这也很好理解,给 Person.prototype 赋值的是一个对象直接量 { getName: function(){} },使用对象直接量方式定义的对象其构造器(constructor)指向的是根构造器 Object,于是 p.constructor 沿原型链找到的是 Object.prototype.constructor,也就是 Object,而 Object.prototype{ getName: function(){} } 自然不相等。如下:

var p = {}
console.log(p.constructor === Object) // 对象直接量方式定义的对象其 constructor 为 Object
console.log(p.constructor.prototype === Object.prototype) // true

现代注解:这正是「整体重写原型」会丢失 constructor 的经典陷阱。现代写法通常是 Person.prototype = { getName() {}, constructor: Person }(手动补回,注意它会变成可枚举属性),或者直接用 class 语法,或用 Object.defineProperty(Person.prototype, 'getName', …)。此外,重写原型要在创建实例之前做,否则已创建实例仍指向旧原型。

十. 原型链(再复习一下:)

下面这个例子你应该能明白了!

function Person() {}
var person1 = new Person()
console.log(person1.__proto__ === Person.prototype) // true
console.log(Person.prototype.__proto__ === Object.prototype) // true
console.log(Object.prototype.__proto__) // null

console.log(Person.__proto__ === Function.prototype) // true
console.log(Function.prototype) // function () { [native code] }(空函数)

var num = new Array()
console.log(num.__proto__ === Array.prototype) // true
console.log(Array.prototype.__proto__ === Object.prototype) // true
console.log(Array.prototype) // [](空数组)
console.log(Object.prototype.__proto__) // null

console.log(Array.__proto__ === Function.prototype) // true

疑点解惑:

  1. Object.__proto__ === Function.prototype // true
    Object 是函数对象,原文说它「是通过 new Function() 创建的,所以 Object.__proto__ 指向 Function.prototype」。更准确的说法是:Object 构造函数是内置对象(intrinsic),引擎初始化 realm 时会把所有内置构造函数的 [[Prototype]] 统一设置为 Function.prototype。「new Function()」只是帮助记忆的口诀。
  2. Function.__proto__ === Function.prototype // true
    Function 也是函数对象,同样由引擎内置创建,其 [[Prototype]] 就是 Function.prototype,于是出现了「自己指向自己所在的 prototype」这个看似奇怪的环。

    自己是由自己创建的,好像不符合逻辑,但仔细想想,现实世界也有些类似,你是怎么来的,你妈生的,你妈怎么来的,你姥姥生的,……类人猿进化来的,那类人猿从哪来,一直追溯下去……,就是无,(NULL 生万物)

    正如《道德经》里所说「无,名天地之始」。

  3. Function.prototype.__proto__ === Object.prototype // true

    其实这一点我也有点困惑,不过也可以试着解释一下。

    Function.prototype 是个函数对象,理论上它的 __proto__ 应该指向 Function.prototype,就是它自己,自己指向自己,没有意义。

    JS 一直强调万物皆对象,函数对象也是对象,给他认个祖宗,指向 Object.prototypeObject.prototype.__proto__ === null,保证原型链能够正常结束。

    现代注解:从规范看这正是「函数也是对象」的直接体现——Function.prototype 是一个函数对象,但同时也是普通对象意义上的「Object 的实例」,因此它的 [[Prototype]]Object.prototype。原型链的两端(Function.prototype 指向 Object.prototypeObject.prototype 指向 null)保证了所有查找最终都能收敛。

十一. 总结

  • 原型和原型链是 JS 实现继承的一种模型。
  • 原型链的形成真正是靠对象的内部原型 [[Prototype]](浏览器里可用 __proto__ 观察)而非函数的 prototype 属性——prototype 只是构造函数用来给实例设定初始 [[Prototype]] 的「配菜」。

要深入理解这句话,我们再举个例子,看看前面你真的理解了吗?

var animal = function() {}
var dog = function() {}

animal.price = 2000
dog.prototype = animal
var tidy = new dog()
console.log(dog.price) // undefined
console.log(tidy.price) // 2000

这里解释一下:

var dog = function() {}
dog.prototype.price = 2000
var tidy = new dog()
console.log(tidy.price) // 2000
console.log(dog.price) // undefined
var dog = function() {}
var tidy = new dog()
tidy.price = 2000
console.log(dog.price) // undefined

这个明白吧?想一想我们上面说过这句话:

实例(tidy)和原型对象(dog.prototype)存在一个连接。不过,要明确的真正重要的一点就是,这个连接存在于实例(tidy)与构造函数的原型对象(dog.prototype)之间,而不是存在于实例(tidy)与构造函数(dog)之间。

聪明的你肯定想通了吧 :)


原文勘误与现代化说明

整理时保留原文叙事,修正了以下主要问题:

  1. 「原型对象是构造函数的一个实例」是错误的Person.prototype instanceof Personfalse;默认原型是带 constructor 回指的普通对象,其 [[Prototype]]Object.prototype。原文「var A = new Person(); Person.prototype = A」仅为教学类比。
  2. 「凡是通过 new Function() 创建的对象都是函数对象」改为近似说法。规范中函数对象是含 [[Call]] 的可调用对象,声明/表达式/class 由引擎直接创建;内置构造器是 realm 初始化时创建的 intrinsics。
  3. __proto__ 不是每个对象的自有属性。它是 Object.prototype 上的访问器(ES2015 附录 B Web 兼容特性),Object.create(null) 创建的对象没有它;标准 API 是 Object.getPrototypeOf / Object.setPrototypeOf
  4. hasOwnPrototype 全部更正为 hasOwnProperty;原文「输出布尔值而不是报错」的说法不成立,未定义方法调用会抛 TypeError
  5. new person('Mick')(小写)更正为 new Person(...)Perosn/Man 拼写笔误更正;Math.construrctor 更正为 constructor
  6. 「内置构造器共计 12 个」是 ES5 时代统计,补充了 ES2015+ 的 SymbolMapSetPromiseProxy 等。
  7. parseInt/parseFloat 不是「数字的方法」,是全局函数(ES2015 起另有 Number.parseInt 等静态方法)。
  8. Object.getOwnPropertyNames(Array.prototype) 的输出按当前引擎更新,并说明其随版本变化、不含 Symbol 键。
  9. f.arguments 标注为废弃的遗留访问器;caller 同为遗留属性。
  10. 失效的 links.jianshu.com 跳转链与已无法解析的 108js.com 参考链接已替换为可直接访问的规范/MDN/原作者链接。
  11. 补充了 class 与原型关系、Object.create(null)、重写原型丢 constructor 的陷阱等现代内容。

图片来源与授权说明

正文图片已本地化到 images/ 目录,均来自原文(简书 Yi罐可乐《最详尽的 JS 原型与原型链终极详解》及其镜像),下载自简书图床与原文镜像站。图片内容的转载授权无法仅凭下载确认,公开发布前应向原作者确认许可:

  • images/105-image-01.webp:《JavaScript 高级程序设计》图 6-1(实例—构造函数—原型对象关系图),出自原书,属引用书籍插图。
  • images/105-image-02.webp:内置构造器 typeof 输出截图。来源:原文截图。
  • images/105-image-03.webp:why?? 表情图。来源:原文插图。
  • images/105-image-04.webpObject.prototype 控制台截图。来源:原文截图。
  • images/105-image-05.webpArray.prototype 控制台截图。来源:原文截图。
  • images/105-image-06.webp:doge 表情图。来源:原文插图。
  • images/105-image-07.webp:函数对象方法截图。来源:原文截图。
  • images/105-image-08.webp:表情图。来源:原文插图。
  • images/105-image-09.webp:doge 表情图。来源:原文插图。

其中控制台截图反映的是历史引擎输出,具体输出随引擎与版本变化,正文已按当前引擎补充说明。

原文归属

作者:Yi罐可乐。历史来源:简书《最详尽的 JS 原型与原型链终极详解,没有「可能是」。》。原文链接仅用于保留历史出处,当前语义以本文列出的规范和官方文档为准。

本文借鉴了:

  1. 《JS 原型与原型链终极详解》,作者 zhangjiahao8961(原文所引 108js.com 页面已失效)。
  2. 《JavaScript 中 __proto__ 与 prototype 的关系》,作者:snandy。
  3. 《JavaScript 高级程序设计》中文译本 第三版。

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