javascript中的原型鏈是什么

# JavaScript中的原型鏈是什么

## 引言

在JavaScript中，原型鏈（Prototype Chain）是理解對象繼承和屬性查找機制的核心概念。作為一門基于原型的語言，JavaScript與傳統的基于類的語言（如Java、C++）有著顯著不同。本文將深入探討原型鏈的概念、工作原理、應用場景以及相關的最佳實踐，幫助開發者全面掌握這一重要機制。

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## 一、原型鏈的基本概念

### 1.1 什么是原型（Prototype）
在JavaScript中，每個對象（除`null`外）都有一個隱藏屬性`[[Prototype]]`（可通過`__proto__`或`Object.getPrototypeOf()`訪問），這個屬性指向另一個對象，稱為該對象的"原型"。

```javascript
const obj = {};
console.log(obj.__proto__ === Object.prototype); // true

1.2 原型鏈的形成

當訪問一個對象的屬性時，JavaScript會按照以下順序查找： 1. 檢查對象自身屬性 2. 如果不存在，則查找對象的[[Prototype]] 3. 遞歸這個過程直到找到屬性或到達原型鏈末端（null）

function Person() {}
Person.prototype.sayHi = function() {
  console.log("Hi!");
};

const p = new Person();
p.sayHi(); // 通過原型鏈找到方法

二、原型鏈的詳細工作機制

2.1 構造函數與原型

每個構造函數都有一個prototype屬性，指向一個原型對象。當使用new創建實例時，實例的[[Prototype]]會指向構造函數的prototype。

function Animal(name) {
  this.name = name;
}

Animal.prototype.eat = function() {
  console.log(`${this.name} is eating`);
};

const cat = new Animal("Mimi");
cat.eat(); // 通過原型鏈調用

2.2 原型鏈的層級關系

原型鏈可以形成多級繼承關系：

function Bird() {}
Bird.prototype = Object.create(Animal.prototype);
Bird.prototype.fly = function() {
  console.log(`${this.name} is flying`);
};

const parrot = new Bird("Polly");
parrot.eat();  // 繼承自Animal
parrot.fly();  // Bird自有方法

2.3 屬性遮蔽（Property Shadowing）

當子對象與原型鏈上的屬性同名時，會發生屬性遮蔽：

function Dog() {}
Dog.prototype.bark = function() {
  console.log("Woof!");
};

const myDog = new Dog();
myDog.bark = function() {
  console.log("Bark loudly!");
};

myDog.bark(); // "Bark loudly!"（遮蔽了原型方法）

三、原型鏈相關的關鍵方法

3.1 Object.create()

創建一個新對象，使用現有對象作為新對象的原型：

const parent = { x: 10 };
const child = Object.create(parent);
console.log(child.x); // 10（通過原型鏈繼承）

3.2 Object.getPrototypeOf() / Object.setPrototypeOf()

獲取和設置對象的原型：

const obj = {};
const proto = { y: 20 };

Object.setPrototypeOf(obj, proto);
console.log(Object.getPrototypeOf(obj) === proto); // true

3.3 instanceof 操作符

檢查構造函數的prototype是否出現在對象的原型鏈中：

console.log([] instanceof Array);  // true
console.log([] instanceof Object); // true

3.4 hasOwnProperty()

區分自身屬性和繼承屬性：

const obj = { a: 1 };
Object.prototype.b = 2;

console.log(obj.hasOwnProperty('a')); // true
console.log(obj.hasOwnProperty('b')); // false

四、原型鏈與類繼承的關系

4.1 ES6 class 語法糖

class本質上是原型繼承的語法糖：

class Person {
  constructor(name) {
    this.name = name;
  }
  
  greet() {
    console.log(`Hello, ${this.name}!`);
  }
}

// 等價于
function Person(name) {
  this.name = name;
}
Person.prototype.greet = function() { /*...*/ };

4.2 extends 的實現原理

使用extends時，JavaScript會建立正確的原型鏈：

class Student extends Person {
  constructor(name, grade) {
    super(name);
    this.grade = grade;
  }
}

// 原型鏈關系
console.log(
  Object.getPrototypeOf(Student.prototype) === Person.prototype
); // true

五、原型鏈的應用場景

5.1 方法共享

所有實例共享原型上的方法，節省內存：

function Car(model) {
  this.model = model;
}

// 所有Car實例共享同一個start方法
Car.prototype.start = function() {
  console.log(`${this.model} starting...`);
};

5.2 原型擴展

通過修改原型可以為所有實例添加功能：

Array.prototype.last = function() {
  return this[this.length - 1];
};

console.log([1, 2, 3].last()); // 3

5.3 多級繼承

實現類似傳統OOP的繼承層次：

function Shape() {}
Shape.prototype.draw = function() { /*...*/ };

function Circle() {}
Circle.prototype = Object.create(Shape.prototype);

六、原型鏈的注意事項

6.1 性能考慮

過長的原型鏈會影響屬性查找速度：

// 避免創建過深的原型鏈
function A() {}
function B() {}
function C() {}
B.prototype = Object.create(A.prototype);
C.prototype = Object.create(B.prototype); // 原型鏈: C -> B -> A

6.2 原型污染

修改內置對象原型可能引發問題：

// 不推薦的做法
Object.prototype.customMethod = function() {};
// 這會影響到所有對象，包括for...in循環

6.3 constructor 屬性維護

手動設置原型時需要維護constructor：

function Parent() {}
function Child() {}

Child.prototype = Object.create(Parent.prototype);
Child.prototype.constructor = Child; // 修復constructor引用

七、現代JavaScript中的原型鏈

7.1 原型鏈與Proxy

Proxy可以攔截原型鏈操作：

const handler = {
  getPrototypeOf(target) {
    console.log("Getting prototype");
    return Object.getPrototypeOf(target);
  }
};

const proxy = new Proxy({}, handler);
Object.getPrototypeOf(proxy);

7.2 原型鏈與Symbol

Symbol屬性不會被原型鏈意外覆蓋：

const id = Symbol('id');
Object.prototype[id] = 42;

const obj = {};
console.log(obj[id]); // 42（但不會影響字符串屬性）

結語

原型鏈是JavaScript對象系統的基石，理解其工作原理對于編寫高效、可維護的代碼至關重要。隨著ES6 class語法的普及，雖然原型鏈的細節被部分隱藏，但在調試、性能優化和高級模式中，深入理解原型鏈仍然不可或缺。建議開發者： 1. 使用class語法保持代碼清晰 2. 避免直接修改內置原型 3. 在需要時使用組合優于繼承 4. 利用現代工具（如ESLint）檢查原型相關錯誤

通過掌握原型鏈，你將能夠更好地駕馭JavaScript的面向對象編程能力。

附錄：常見面試題

1. new操作符具體做了什么？
2. 如何實現一個Object.create()的polyfill？
3. 如何判斷屬性是對象自身屬性還是繼承屬性？
4. 什么是原型污染？如何防范？
5. ES6 class與原型繼承有什么區別？

（全文約4050字） “`

這篇文章全面涵蓋了JavaScript原型鏈的核心概念，包含： - 基礎概念解釋 - 詳細工作機制圖解 - 關鍵API使用方法 - 與現代語法的關系 - 實際應用場景 - 注意事項和最佳實踐 - 補充面試題

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