JavaScript基础之一：原型到原型链与继承

理解原型，剖析原型链，希望经过这次整理后能够对原型，原型链以及Object等相关知识有个深层次的认识。

问题

带着这些问题，你是不是也有这些疑问呢？
什么是__proto__
什么是prototype
什么是constructor
为什么只有函数对象才有prototype属性，普通对象只有__proto__属性
为什么Function.prototype === Function.__proto__
为什么说typeof比较的是原型，而instanceof比较的是constructor这个属性

为什么说js就没有类，只有原型链
为什么Object.prototype.toString()==='[object Object]'//true，内部怎么实现的

内置构造器的proto与constructor是怎么实现的

// Object的构造函数是Function
Object.__proto__ === Function.prototype // true

Function.__proto__ === Object.__proto__
Function.prototype.__proto__ === Object.prototype
Object.prototype.__proto__ === null

// Array.prototype的构造函数是什么呢
Array.prototype.__proto__ ===Object.prototype
// Array的构造函数是Function
Array.__proto__ === Function.prototype

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。所有构造器都继承了Function.prototype的属性及方法。如length、call、apply、bind

再看一张图，读完本文希望可以明白这些关系

序

先不用管是否理解，先将一些疑惑解释如下：

显式原型和隐式原型

在 JavaScript 原型继承结构里面，规范中用 [[Prototype]] 表示对象隐式的原型，在 JavaScript 中用 proto 表示，并且在 Firefox 和 Chrome 浏览器中是可以访问得到这个属性的，但是 IE 下不行。所有 JavaScript 对象都有 proto 属性，但只有 Object.prototype.proto 为 null，前提是没有在 Firefox 或者 Chrome 下修改过这个属性。这个属性指向它的原型对象。 至于显示的原型，在 JavaScript 里用 prototype 属性表示，这个是 JavaScript 原型继承的基础知识。

• 每个对象（包括函数、函数的prototype对象）都有一个proto属性，她指向创建该对象的函数的prototype属性
• 每个函数都有一个prototype对象，而只有prototype对象才有constructor属性，其指向该函数本身，只有函数才有prototype属性
• 函数都是由function Function(){}创建的，所以上图proto实际上就是Function.prototype

普通对象与函数对象

Javascript中，一切都是对象，对象分为普通对象和函数对象，Object,Function是JS自带的函数对象

// 普通对象
var o1 = {}; 
var o2 =new Object();
var o3 = new f1();

// 函数对象，f1,f2其实在内部也是通过new Function()创建的
function f1(){}; 
var f2 = function(){};
var f3 = new Function('str','console.log(str)');

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

至于typeof的用法我们后续章节会重点说明的。

构造函数

如下的例子，看看构造函数的使用姿势

function Person(name, age, job) {
 this.name = name;
 this.age = age;
 this.job = job;
 this.sayName = function() { alert(this.name) } 
}
// 两者都是Person的实例，两个实例都可以通过原型链获取到一个constructor（构造函数属性），该属性是一个指针
// 指向Person
var person1 = new Person('Zaxlct', 28, 'Software Engineer');
var person2 = new Person('Mick', 23, 'Doctor');

// 可以得到如下，构造函数属性是在原型链上获取的
console.log(person1.constructor == Person); //true
console.log(person2.constructor == Person); //true

可以得到实例的构造函数属性（constructor）指向构造函数

原型对象

在js中，没定义一个对象，对象中都会包含一些预定义的属性，其中函数对象都有一个prototype属性，这个属性指向函数的原型对象。

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

此处我们可以先确定一个结论：
每个对象都有一个__proto__属性，但是只有函数对象才有prototype属性

什么是原型对象

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

原型对象，其实也是一个普通对象，只不过这个对象是构造函数的prototype属性，除此之外，没有任何特别之处。
上面的例子中，除了添加的四个属性外，还有一个默认的constructor属性

默认情况下，所有的原型对象都会自动获取一个constructor属性，这个属性是一个指针，指向prototype所在的函数，如上例中Person。

即：Person.prototype.constructor == Person

在上面的构造函数小节中，我们知道了实例的构造函数属性（constructor）指向构造函数，person1.constructor == Person

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，他没有prototype属性（前面说道函数对象都有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？后续解决

原型对象的用处

原型对象用于继承

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

// 两次 this 在函数执行时都指向 person1。

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

__proto__

JS 在创建对象（不论是普通对象还是函数对象）的时候，都有一个叫做__proto__的内置属性，用于指向创建它的构造函数的原型对象。对象 person1 有一个 __proto__属性，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

由上图

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。

也就是说继承的关键是是Person.prototype

注意：因为绝大部分浏览器都支持proto属性，所以它才被加入了 ES6 里（ES5 部分浏览器也支持，但还不是标准）。在ES6中有了getPrototypeof()方法。

构造器

创建对象可以通过字面量，也可以通过构造函数，两者是等价的。

var obj = {}
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 本质上是一样的，只不过该函数是出于创建新对象的目的而定义的。

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：

原型链

原型链我们可以结合以上的知识点来看几个问题：

• person1.__proto__ 是什么？
• Person.__proto__ 是什么？
• Person.prototype.__proto__ 是什么？
• Object.__proto__ 是什么？
• Object.prototype__proto__ 是什么？

对应上述：

• 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

• 因为 Person.__proto__ === Person的构造函数.prototype
  因为 Person的构造函数 === Function
  所以 Person.__proto__ === Function.prototype

• 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

• Object 也是构造函数，因此同题目2Object.__proto__ === Function.prototype

• Object.prototype 对象也有__proto__属性，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

函数对象

所有函数对象的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

// 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
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

JavaScript中有内置(build-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.construrctor == Object // true

JSON.__proto__ === Object.prototype  // true
JSON.construrctor == Object //true

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 Perosn = function() {}
console.log(Person.__proto__ === Function.prototype) // true
console.log(Man.__proto__ === Function.prototype)    // true

这可以得到结论：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。所有构造器都继承了Function.prototype的属性及方法。如length、call、apply、bind

Function.prototype也是唯一一个typeof XXX.prototype为 function的prototype。其它的构造器的prototype都是一个对象，如下：

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
console.log(typeof Object.prototype)   // object

上面还提到它是一个空的函数，console.log(Function.prototype)

知道了所有构造器（含内置及自定义）的__proto__都是Function.prototype，那Function.prototype的__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。

最后Object.prototype的proto是谁？
Object.prototype.__proto__ === null // true
已经到顶了，为null。

Prototype

在《JavaScript 高级程序设计》第三版 P116中：

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 valuseOf() 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。

我们知道 JS 内置了一些方法供我们使用，比如：
对象可以用 constructor/toString()/valueOf() 等方法;
数组可以用 map()/filter()/reducer() 等方法；
数字可用用 parseInt()/parseFloat()等方法；

这其中的原因是什么？

当我们创建一个函数时：

var Person = new Object()
Person 是 Object 的实例，所以 Person 继承了Object 的原型对象Object.prototype上所有的方法：

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()
num 是 Array 的实例，所以 num 继承了Array 的原型对象Array.prototype上所有的方法.我们可以用一个 ES5 提供的新方法：Object.getOwnPropertyNames
获取所有（包括不可枚举的属性）的属性名不包括 prototy 中的属性，返回一个数组：

var arrayAllKeys = Array.prototype; // [] 空数组
// 只得到 arrayAllKeys 这个对象里所有的属性名(不会去找 arrayAllKeys.prototype 中的属性)
console.log(Object.getOwnPropertyNames(arrayAllKeys)); 
/* 输出：
["length", "constructor", "toString", "toLocaleString", "join", "pop", "push", 
"concat", "reverse", "shift", "unshift", "slice", "splice", "sort", "filter", "forEach", 
"some", "every", "map", "indexOf", "lastIndexOf", "reduce", "reduceRight", 
"entries", "keys", "copyWithin", "find", "findIndex", "fill"]
*/

输出的数组里并没有 constructor/hasOwnPrototype等对象的方法,但是随便定义的数组也能用这些方法。因为Array.prototype 虽然没这些方法，但是它有原型对象（__proto__）：

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

所以 Array.prototype 继承了对象的所有方法，当你用num.hasOwnPrototype()时，JS 会先查一下它的构造函数 （Array） 的原型对象 Array.prototype 有没有有hasOwnPrototype()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.arguments) // arguments 方法从哪里来的？
console.log(f.call(window)) // call 方法从哪里来的？
console.log(Function.prototype) // function() {} （一个空的函数）
console.log(Object.getOwnPropertyNames(Function.prototype)); 
/* 输出
["length", "name", "arguments", "caller", "constructor", "bind", "toString", "call", "apply"]
*/

在上述章节中

所有函数对象__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的方法，所以所有的函数对象都能用，比如:

最后再想想为什么：

Function.prototype 是唯一一个typeof XXX.prototype为 “function”的prototype

复习一下

所有函数对象的 __proto__ 都指向 Function.prototype，它是一个空函数（Empty function）
还有
所有对象的 __proto__ 都指向其构造器的 prototype

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

p 是 Person 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__与Person.prototype，p.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，而不是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，Object.prototype是一个空对象{}，{}自然与{getName: function(){}}不等。如下：

var p = {}
console.log(Object.prototype) // 为一个空的对象{}
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) // 为true，不解释(๑ˇ3ˇ๑)

再看原型链

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

Person.__proto__ == Function.prototype; //true
console.log(Function.prototype)// function(){} (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

• Object.__proto__ === Function.prototype // true
  Object 是函数对象，是通过new Function()创建的，所以Object.__proto__指向Function.prototype。（参照第八小节：「所有函数对象的__proto__都指向Function.prototype」）

• Function.__proto__ === Function.prototype // true
  Function 也是对象函数，也是通过new Function()创建，所以Function.__proto__指向Function.prototype。

原因需要确认，后续编辑

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

Function.prototype是个函数对象，理论上他的__proto__应该指向 Function.prototype，就是他自己，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.prototype。Object.prototype.__proto__ === null，保证原型链能够正常结束。

原因需要确认，后续编辑

总结

• 原型和原型链是JS实现继承的一种模型。
• 原型链的形成是真正是靠__proto__ 而非prototype

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

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

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。

参考资料
最详尽的 JS 原型与原型链终极详解
JavaScript中proto与prototype的关系
IBM·JavaScript instanceof 运算符深入剖析·JavaScript 原型继承机制
JavaScript深入之从原型到原型链·冴羽