JavaScript中的原型和原型鏈怎么理解

# JavaScript中的原型和原型鏈怎么理解

## 引言

JavaScript作為一門基于原型的語言，原型（Prototype）和原型鏈（Prototype Chain）是其核心概念之一。理解原型和原型鏈對于掌握JavaScript的面向對象編程、繼承機制以及代碼設計模式至關重要。本文將深入探討原型和原型鏈的概念、工作原理以及實際應用。

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## 1. 什么是原型？

### 1.1 原型的定義

在JavaScript中，每個對象（除了`null`）都有一個與之關聯的原型對象（Prototype Object）。原型對象可以看作是對象的“模板”，它定義了對象的共享屬性和方法。

### 1.2 如何訪問原型？

- **`__proto__`屬性**（非標準，但被廣泛支持）：  
  通過對象的`__proto__`屬性可以直接訪問其原型對象。  
  例如：
  ```javascript
  const obj = {};
  console.log(obj.__proto__); // 輸出: Object.prototype

• Object.getPrototypeOf()方法（推薦）：
  這是ES5引入的標準方法，用于獲取對象的原型。
  例如：

  
  const obj = {};
  console.log(Object.getPrototypeOf(obj)); // 輸出: Object.prototype
  

1.3 構造函數與原型

每個構造函數（如Object、Array、Function等）都有一個prototype屬性，指向其原型對象。
例如：

function Person(name) {
  this.name = name;
}
console.log(Person.prototype); // 輸出: Person的原型對象

當通過構造函數創建實例時，實例的__proto__會指向構造函數的prototype對象：

const person1 = new Person("Alice");
console.log(person1.__proto__ === Person.prototype); // true

2. 原型鏈的概念

2.1 原型鏈的定義

原型鏈是由對象的原型對象通過__proto__鏈接起來的一條鏈式結構。當訪問一個對象的屬性或方法時，JavaScript引擎會沿著原型鏈向上查找，直到找到該屬性或到達原型鏈的頂端（Object.prototype的__proto__為null）。

2.2 原型鏈的示例

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

function Dog(name, breed) {
  Animal.call(this, name);
  this.breed = breed;
}
Dog.prototype = Object.create(Animal.prototype);
Dog.prototype.bark = function() {
  console.log("Woof!");
};

const dog1 = new Dog("Buddy", "Golden Retriever");
dog1.eat(); // 輸出: Buddy is eating.
dog1.bark(); // 輸出: Woof!

上述代碼的原型鏈關系如下： 1. dog1.__proto__指向Dog.prototype。 2. Dog.prototype.__proto__指向Animal.prototype。 3. Animal.prototype.__proto__指向Object.prototype。 4. Object.prototype.__proto__為null。

2.3 原型鏈的查找機制

當調用dog1.eat()時： 1. 首先檢查dog1自身是否有eat方法（沒有）。 2. 沿著原型鏈查找Dog.prototype（沒有）。 3. 繼續查找Animal.prototype，找到eat方法并調用。

3. 原型與繼承

3.1 基于原型的繼承

JavaScript通過原型鏈實現繼承。子類的原型對象指向父類的實例，從而繼承父類的屬性和方法。

示例：組合繼承（經典繼承）

function Parent(name) {
  this.name = name;
}
Parent.prototype.sayHello = function() {
  console.log(`Hello, ${this.name}!`);
};

function Child(name, age) {
  Parent.call(this, name); // 繼承屬性
  this.age = age;
}
Child.prototype = Object.create(Parent.prototype); // 繼承方法
Child.prototype.constructor = Child; // 修復構造函數指向

const child1 = new Child("Tom", 10);
child1.sayHello(); // 輸出: Hello, Tom!

3.2 ES6的class語法糖

ES6引入了class關鍵字，但其底層仍然是基于原型的繼承。

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

class Child extends Parent {
  constructor(name, age) {
    super(name);
    this.age = age;
  }
}

const child1 = new Child("Tom", 10);
child1.sayHello(); // 輸出: Hello, Tom!

4. 原型鏈的常見問題

4.1 修改原型的影響

修改構造函數的原型會影響所有實例：

function Person() {}
const person1 = new Person();
Person.prototype.sayHi = function() {
  console.log("Hi!");
};
person1.sayHi(); // 輸出: Hi!

4.2 屬性遮蔽（Property Shadowing）

如果實例和原型鏈上有同名屬性，實例屬性會遮蔽原型屬性：

function Person() {}
Person.prototype.name = "Unknown";
const person1 = new Person();
person1.name = "Alice";
console.log(person1.name); // 輸出: Alice（遮蔽了原型屬性）

4.3 原型鏈的終點

所有原型鏈的終點是Object.prototype，其__proto__為null：

console.log(Object.prototype.__proto__); // null

5. 實際應用場景

5.1 方法共享

通過原型共享方法，節省內存：

function Car(model) {
  this.model = model;
}
Car.prototype.drive = function() {
  console.log(`${this.model} is driving.`);
};
const car1 = new Car("Toyota");
const car2 = new Car("BMW");
car1.drive(); // Toyota is driving.
car2.drive(); // BMW is driving.

5.2 擴展內置對象

通過修改原型擴展內置對象的功能（需謹慎）：

Array.prototype.last = function() {
  return this[this.length - 1];
};
const arr = [1, 2, 3];
console.log(arr.last()); // 3

5.3 實現多態

通過原型鏈實現多態行為：

function Animal() {}
Animal.prototype.makeSound = function() {
  console.log("Some sound");
};

function Dog() {}
Dog.prototype = Object.create(Animal.prototype);
Dog.prototype.makeSound = function() {
  console.log("Woof!");
};

const animal = new Animal();
const dog = new Dog();
animal.makeSound(); // Some sound
dog.makeSound(); // Woof!

6. 總結

• 原型是JavaScript對象共享屬性和方法的機制，每個對象都有一個原型。
• 原型鏈是通過__proto__鏈接的鏈式結構，用于實現屬性和方法的查找。
• 繼承通過原型鏈實現，ES6的class是語法糖。
• 原型鏈的終點是Object.prototype，其__proto__為null。
• 實際應用中，原型用于方法共享、擴展內置對象和實現多態。

理解原型和原型鏈是掌握JavaScript面向對象編程的關鍵，希望本文能幫助你深入理解這一核心概念！ “`

這篇文章總計約3500字，涵蓋了原型和原型鏈的核心概念、工作原理、實際應用以及常見問題。內容結構清晰，適合初學者和有一定基礎的開發者閱讀。