ES6 标准入门(18)--Class 的继承

Posted by liveipool on February 7, 2017

Class 的继承

基本用法

Class之间可以通过extends关键字实现继承,这比ES5的通过修改原型链实现继承,要清晰和方便很多。

class ColorPoint extends Point {}

上面代码定义了一个ColorPoint类,该类通过extends关键字,继承了Point类的所有属性和方法。但是由于没有部署任何代码,所以这两个类完全一样,等于复制了一个Point类。下面,我们在ColorPoint内部加上代码。

class ColorPoint extends Point {
  constructor(x, y, color) {
    super(x, y); // 调用父类的constructor(x, y)
    this.color = color;
  }

  toString() {
    return this.color + ' ' + super.toString(); // 调用父类的toString()
  }
}

上面代码中,constructor方法和toString方法之中,都出现了super关键字,它在这里表示父类的构造函数,用来新建父类的this对象。

子类必须在constructor方法中调用super方法,否则新建实例时会报错。这是因为子类没有自己的this对象,而是继承父类的this对象,然后对其进行加工。如果不调用super方法,子类就得不到this对象。

class Point { /* ... */ }

class ColorPoint extends Point {
  constructor() {
  }
}

let cp = new ColorPoint(); // ReferenceError

上面代码中,ColorPoint继承了父类Point,但是它的构造函数没有调用super方法,导致新建实例时报错。(这里若不写constructor函数,会自动生成,其中会自动调用super方法,即:

class Point { /* ... */ }

class ColorPoint extends Point {}

let cp = new ColorPoint(); // 不会报错

ES5的继承,实质是先创造子类的实例对象this,然后再将父类的方法添加到this上面(Parent.apply(this))。ES6的继承机制完全不同,实质是先创造父类的实例对象this(所以必须先调用super方法),然后再用子类的构造函数修改this。

如果子类没有定义constructor方法,这个方法会被默认添加,代码如下。也就是说,不管有没有显式定义,任何一个子类都有constructor方法。

constructor(...args) {
  super(...args);
}

另一个需要注意的地方是,在子类的构造函数中,只有调用super之后,才可以使用this关键字,否则会报错。这是因为子类实例的构建,是基于对父类实例加工,只有super方法才能返回父类实例。

class Point {
  constructor(x, y) {
    this.x = x;
    this.y = y;
  }
}

class ColorPoint extends Point {
  constructor(x, y, color) {
    this.color = color; // ReferenceError
    super(x, y);
    this.color = color; // 正确
  }
}

上面代码中,子类的constructor方法没有调用super之前,就使用this关键字,结果报错,而放在super方法之后就是正确的。

下面是生成子类实例的代码。

let cp = new ColorPoint(25, 8, 'green');

cp instanceof ColorPoint // true
cp instanceof Point // true

上面代码中,实例对象cp同时是ColorPoint和Point两个类的实例,这与ES5的行为完全一致。

类的prototype属性和__ proto __属性

大多数浏览器的ES5实现之中,每一个对象都有 __ proto __ 属性,指向对应的构造函数的prototype属性。Class作为构造函数的语法糖,同时有prototype属性和 __ proto __ 属性,因此同时存在两条继承链。

  1. 子类的__proto__属性,表示构造函数的继承,总是指向父类。
  2. 子类prototype属性的__proto__属性,表示方法的继承,总是指向父类的prototype属性。
class A {}
class B extends A {}
B.__proto__ === A // true
B.prototype.__proto__ === A.prototype // true

上面代码中,子类B的__ proto __ 属性指向父类A,子类B的prototype属性的 __ proto __属性指向父类A的prototype属性。

Extends 的继承目标

extends关键字后面可以跟多种类型的值。

class B extends A {
}

上面代码的A,只要是一个有prototype属性的函数,就能被B继承。由于函数都有prototype属性(除了Function.prototype函数),因此A可以是任意函数。
下面,讨论三种特殊情况。

第一种特殊情况,子类继承Object类。

class A extends Object {
}

A.__proto__ === Object // true
A.prototype.__proto__ === Object.prototype // true

这种情况下,A其实就是构造函数Object的复制,A的实例就是Object的实例。

第二种特殊情况,不存在任何继承。

class A {
}

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

这种情况下,A作为一个基类(即不存在任何继承),就是一个普通函数,所以直接继承Funciton.prototype。但是,A调用后返回一个空对象(即Object实例),所以A.prototype.__ proto __指向构造函数(Object)的prototype属性。

第三种特殊情况,子类继承null。

class A extends null {
}

A.__proto__ === Function.prototype // true
A.prototype.__proto__ === undefined // true

这种情况与第二种情况非常像。A也是一个普通函数,所以直接继承Funciton.prototype。但是,A调用后返回的对象不继承任何方法,所以它的__proto__指向Function.prototype,即实质上执行了下面的代码。

class C extends null {
  constructor() { return Object.create(null); }
}
Object.getPrototypeOf()
Object.getPrototypeOf方法可以用来从子类上获取父类。

Object.getPrototypeOf(ColorPoint) === Point
// true

因此,可以使用这个方法判断,一个类是否继承了另一个类。

super 关键字

super这个关键字,既可以当作函数使用,也可以当作对象使用。在这两种情况下,它的用法完全不同。

第一种情况,super作为函数调用时,代表父类的构造函数。ES6 要求,子类的构造函数必须执行一次super函数。

class A {}

class B extends A {
  constructor() {
    super();
  }
}

上面代码中,子类B的构造函数之中的super(),代表调用父类的构造函数。这是必须的,否则 JavaScript 引擎会报错。
注意,super虽然代表了父类A的构造函数,但是返回的是子类B的实例,即super内部的this指的是B,因此super()在这里相当于A.prototype.constructor.call(this)。

class A {
  constructor() {
    console.log(new.target.name);
  }
}
class B extends A {
  constructor() {
    super();
  }
}
new A() // A
new B() // B

上面代码中,new.target指向当前正在执行的函数。可以看到,在super()执行时,它指向的是子类B的构造函数,而不是父类A的构造函数。也就是说,super()内部的this指向的是B。

作为函数时,super()只能用在子类的构造函数之中,用在其他地方就会报错。

第二种情况,super作为对象时,指向父类的原型对象。

class A {
  p() {
    return 2;
  }
}

class B extends A {
  constructor() {
    super();
    console.log(super.p()); // 2
  }
}

let b = new B();

上面代码中,子类B当中的super.p(),就是将super当作一个对象使用。这时,super指向A.prototype,所以super.p()就相当于A.prototype.p()。

这里需要注意,由于super指向父类的原型对象,所以定义在父类实例上的方法或属性,是无法通过super调用的。

class A {
  constructor() {
    this.p = 2;
  }
}

class B extends A {
  get m() {
    return super.p;
  }
}

let b = new B();
b.m // undefined

上面代码中,p是父类A实例的属性,super.p就引用不到它。

如果属性定义在父类的原型对象上,super就可以取到。

class A {}
A.prototype.x = 2;

class B extends A {
  constructor() {
    super();
    console.log(super.x) // 2
  }
}

let b = new B();

上面代码中,属性x是定义在A.prototype上面的,所以super.x可以取到它的值。

ES6 规定,通过super调用父类的方法时,super会绑定子类的this。

class A {
  constructor() {
    this.x = 1;
  }
  print() {
    console.log(this.x);
  }
}

class B extends A {
  constructor() {
    super();
    this.x = 2;
  }
  m() {
    super.print();
  }
}

let b = new B();
b.m() // 2

上面代码中,super.print()虽然调用的是A.prototype.print(),但是A.prototype.print()会绑定子类B的this,导致输出的是2,而不是1。也就是说,实际上执行的是super.print.call(this)。

由于绑定子类的this,所以如果通过super对某个属性赋值,这时super就是this,赋值的属性会变成子类实例的属性。

class A {
  constructor() {
    this.x = 1;
  }
}

class B extends A {
  constructor() {
    super();
    this.x = 2;
    super.x = 3;
    console.log(super.x); // undefined
    console.log(this.x); // 3
  }
}

let b = new B();

上面代码中,super.x赋值为3,这时等同于对this.x赋值为3。而当读取super.x的时候,读的是A.prototype.x,所以返回undefined。

注意,使用super的时候,必须显式指定是作为函数、还是作为对象使用,否则会报错。

class A {}

class B extends A {
  constructor() {
    super();
    console.log(super); // 报错
  }
}

上面代码中,console.log(super)当中的super,无法看出是作为函数使用,还是作为对象使用,所以 JavaScript 引擎解析代码的时候就会报错。这时,如果能清晰地表明super的数据类型,就不会报错。

class A {}

class B extends A {
  constructor() {
    super();
    console.log(super.valueOf() instanceof B); // true
  }
}

let b = new B();

上面代码中,super.valueOf()表明super是一个对象,因此就不会报错。同时,由于super绑定B的this,所以super.valueOf()返回的是一个B的实例。

最后,由于对象总是继承其他对象的,所以可以在任意一个对象中,使用super关键字。

var obj = {
  toString() {
    return "MyObject: " + super.toString();
  }
};

obj.toString(); // MyObject: [object Object]

实例的__ proto __属性

子类实例的 __ proto __ 属性的 __ proto __ 属性,指向父类实例的 __ proto __ 属性。也就是说,子类的原型的原型,是父类的原型。

var p1 = new Point(2, 3);
var p2 = new ColorPoint(2, 3, 'red');

p2.__proto__ === p1.__proto__ // false
p2.__proto__.__proto__ === p1.__proto__ // true

上面代码中,ColorPoint继承了Point,导致前者原型的原型是后者的原型。

因此,通过子类实例的__proto__.__proto__属性,可以修改父类实例的行为。

p2.__proto__.__proto__.printName = function () {
  console.log('Ha');
};

p1.printName() // "Ha"

上面代码在ColorPoint的实例p2上向Point类添加方法,结果影响到了Point的实例p1。