深入 JavaScript 原型继承原理——babel 编译码解读
栏目: JavaScript · 发布时间: 6年前
内容简介:在上一篇文章中,我们提到 ES6 的原文链接:Github:
在上一篇文章中,我们提到 ES6 的 class
语法糖是个近乎完美的方案,并且讲解了实现继承的许多内部机制,如 prototype
/ __proto__
/ constructor
等等。这篇,我们就以实际的 babel 代码为例子,来验证上节所言不虚。此外,本文还解释了 React 组件中你需要 bind
一下类方法的原理所在。
原文链接: blog.linesh.tw/#/post/2018…
Github: github.com/linesh-simp…
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class class
无继承——简单的 class
+ 字段声明
先来看个最简单的例子,我们仅仅使用了 class
关键字并定义了一个变量:
class Animal { constructor(name) { this.name = name || 'Kat' } } 复制代码
最后babel 编译出来的代码如下。这里笔者用的是 Babel 6 的稳定版 6.26,不同版本编译出来可能有差异,但不至于有大的结构变动。
'use strict' function _classCallCheck(instance, Constructor) { if (!(instance instanceof Constructor)) { throw new TypeError('Cannot call a class as a function') } } var Animal = function Animal(name) { _classCallCheck(this, Animal) this.name = name || 'Kat' } 复制代码
确实十分简单,对吧。这段代码值得留意的点有两个:
一个是,使用 class
声明的 Animal
最后其实是被编译为一个函数。证明 class
跟类没关系,只是个语法糖。
另一个地方是,编译器帮我们插入了一个 _classCallCheck
函数调用,它会检查你有没有用 new Animal()
操作符来初始化这个函数。若有,则 this
会是被实例化的 Animal
对象,自然能通过 animal instanceof Animal
检查;若是直接调用函数, this
会被初始化为全局对象,自然不会是 Animal
实例,从而抛出运行时错误。这个检查,正解决了上一篇文章提到的问题:如果忘记使用 new
去调用一个被设计构造函数的函数,没有任何运行时错误的毛病。
无继承——简单的 class
+ 方法声明
让我们再扩展一下例子,给它加两个方法。
class Animal { constructor(name) { this.name = name || 'Kat' } move() {} getName() { return this.name } } 复制代码
'use strict' var _createClass = (function() { function defineProperties(target, props) { for (var i = 0; i < props.length; i++) { var descriptor = props[i] descriptor.enumerable = descriptor.enumerable || false descriptor.configurable = true if ('value' in descriptor) descriptor.writable = true Object.defineProperty(target, descriptor.key, descriptor) } } return function(Constructor, protoProps, staticProps) { if (protoProps) defineProperties(Constructor.prototype, protoProps) if (staticProps) defineProperties(Constructor, staticProps) return Constructor } })() function _classCallCheck(instance, Constructor) { if (!(instance instanceof Constructor)) { throw new TypeError('Cannot call a class as a function') } } var Animal = (function() { function Animal(name) { _classCallCheck(this, Animal) this.name = name || 'Kat' } _createClass(Animal, [ { key: 'move', value: function move() {}, }, { key: 'getName', value: function getName() { return this.name }, }, ]) return Animal })() 复制代码
例子长了不少,但其实主要的变化只有两个:一是 Animal
被包了一层而不是直接返回;二是新增的方法 move
和 getName
是通过一个 _createClass()
方法来实现的。它将两个方法以 key
/ value
的形式作为数组传入,看起来,是要把它们设置到 Animal
的原型链上面,以便后续继承之用。
为啥 Animal
被包了一层呢,这是个好问题,但答案我们将留到后文揭晓。现在,我们先看一下这个长长的 _createClass
实现是什么:
var _createClass = (function() { function defineProperties(target, props) { for (var i = 0; i < props.length; i++) { var descriptor = props[i] descriptor.enumerable = descriptor.enumerable || false descriptor.configurable = true if ('value' in descriptor) descriptor.writable = true Object.defineProperty(target, descriptor.key, descriptor) } } return function(Constructor, protoProps, staticProps) { if (protoProps) defineProperties(Constructor.prototype, protoProps) if (staticProps) defineProperties(Constructor, staticProps) return Constructor } })() 复制代码
它是个立即执行函数,执行又返回了另一个函数。说明啥,一定用了闭包,说明里面要封装些「私有」变量,那就是 defineProperties
这个函数。这很好,一是这个函数只会生成一次,二是明确了这个函数只与 _createClass
这个事情相关。
再细看这个返回的函数,接受 Constructor
、 protoProps
和 staticProps
三个参数。 staticProps
我们暂时不会用到,回头再讲;我们传入的数组是通过 protoProps
接受的。接下来,看一下 defineProperties
做了啥事。
它将每一个传进来的 props 做了如下处理:分别设置了他们的 enumerable
、 configurable
、 writable
属性。而传进来的 target
是 Animal.prototype
,相当于,这个函数最后的执行效果会是这样:
function defineProperties(target, props) { for (var i = 0; i < props.length; i++) { // 前面处理其实得到这样这个 descriptor 对象: var descriptor = { ...props[i], enumerable: false, configurable: true, writable: true, } Object.defineProperty(target, descriptor.key, descriptor) } } 复制代码
看到这里就很明白了,它就是把你定义的 move
、 getName
方法通过 Object.defineProperty
方法设置到 Animal.prototype
上去。前面我们说过, prototype
是用来存储公共属性的。也就是说,这两个方法在你使用继承的时候,可以被子对象通过原型链上溯访问到。也就是说,我们这个小小的例子里,声明的两个方法已经具备了继承能力了。
至于 enumerable
、 configurable
、 writable
属性是什么东西呢,查一下语言规范就知道了。简单来说, writable
为 false
时,其值不能通过 setter
改变; enumerable
为 false
时,不能出现在 for-in
循环中。当然,这里是粗浅的理解,暂时不是这篇文章的重点。
简单继承——一层继承 + 字段覆盖
class Animal { constructor(name) { this.name = name || 'Kat' } } class Tiger extends Animal { constructor(name, type) { super(name) this.type = type || 'Paper' } } 复制代码
加一层继承和字段覆盖能看到啥东西呢?能看到继承底下的实现机制是怎么样的,以及它的 constructor
和 __proto__
属性将如何被正确设置。带着这两个问题,我们一起来看下编译后的源码:
'use strict' function _possibleConstructorReturn(self, call) { if (!self) { throw new ReferenceError( "this hasn't been initialised - super() hasn't been called" ) } return call && (typeof call === 'object' || typeof call === 'function') ? call : self } function _inherits(subClass, superClass) { if (typeof superClass !== 'function' && superClass !== null) { throw new TypeError( 'Super expression must either be null or a function, not ' + typeof superClass ) } subClass.prototype = Object.create(superClass && superClass.prototype, { constructor: { value: subClass, enumerable: false, writable: true, configurable: true, }, }) if (superClass) Object.setPrototypeOf ? Object.setPrototypeOf(subClass, superClass) : (subClass.__proto__ = superClass) } function _classCallCheck(instance, Constructor) { if (!(instance instanceof Constructor)) { throw new TypeError('Cannot call a class as a function') } } var Animal = function Animal(name) { _classCallCheck(this, Animal) this.name = name || 'Kat' } var Tiger = (function(_Animal) { _inherits(Tiger, _Animal) function Tiger(name, type) { _classCallCheck(this, Tiger) var _this = _possibleConstructorReturn( this, (Tiger.__proto__ || Object.getPrototypeOf(Tiger)).call(this, name) ) _this.type = type || 'Paper' return _this } return Tiger })(Animal) 复制代码
相比无继承的代码,这里主要增加了几个函数。 _possibleConstructorReturn
顾名思义,可能不是很重要,回头再读。精华在 _inherits(Tiger, Animal)
这个函数,我们按顺序来读一下。首先是一段异常处理,简单地检查了 superClass
要么是个函数,要么得是个 null。也就是说,如果你这样写那是不行的:
const Something = 'not-a-function' class Animal extends Something {} // Error: Super expression must either be null or a function, not string 复制代码
接下来这句代码将 prototype
和 constructor
一并设置到位,是精华。注意,这个地方留个问题:为什么要用 Object.create(superClass.prototype)
,而不是直接这么写:
function _inherits(subClass, superClass) { subClass.prototype = superClass && superClass.prototype subClass.prototype.constructor = { ... } } 复制代码
很明显,是为了避免任何对 subClass.prototype
的修改影响到 superClass.prototype
。使用 Object.create(asPrototype)
出来的对象,其实上是将 subClass.prototype.__proto__ = superClass.prototype
,这样 subClass
也就继承了 superClass
,可以达到这样两个目的:
-
当查找到
subClass
上没有的属性时,会自动往superClass
上找;这样superClass.prototype
原型上发生的修改都能实时反映到subClass
上 -
subClass.prototype
本身是个新的对象,可以存放subClass
自己的属性,这样subClass.prototype
上的任何修改不会影响到superClass.prototype
最后,如果 superClass
不为空,那么将 subClass.__proto__
设置为 superClass
。这点我并不是很理解。
至此,一个简单的继承就完成了。在使用了 extends
关键字后,实际上背后发生的事情是:
-
子「类」
prototype
上的__proto__
被正确设置,指向父「类」的prototype
:subClass.prototype = { __proto__: superClass.prototype }
-
子「类」
prototype
上的constructor
被正确初始化,这样instanceof
关系能得到正确结果
好,要点看完了。后面内容跟继承关系不大,但既然源码扒都扒了,我们不妨继续深入探索一些场景:
无继承——静态函数
看一个简单的代码:
class Animal { static create() { return new Animal() } } 复制代码
首先要知道,这个「静态」同样不是强类型类继承语言里有的「静态」的概念。所谓静态,就是说它跟实例是没关系的,而跟「类」本身有关系。比如,你可以这样调用: Animal.create()
,但不能这样用: new Animal().create
。什么场景下会用到这种模式呢?比如说:
- 工厂模式或单例模式
-
Object.create
、Object.keys
等常用方法
既然只有通过构造函数本身去调用,而不能通过实例来调用,期望它们被绑定到函数本身上似乎很自然。我们来看看上面这段代码将被如何编译:
'use strict' var _createClass = (function() { function defineProperties(target, props) { for (var i = 0; i < props.length; i++) { var descriptor = props[i] descriptor.enumerable = descriptor.enumerable || false descriptor.configurable = true if ('value' in descriptor) descriptor.writable = true Object.defineProperty(target, descriptor.key, descriptor) } } return function(Constructor, protoProps, staticProps) { if (protoProps) defineProperties(Constructor.prototype, protoProps) if (staticProps) defineProperties(Constructor, staticProps) return Constructor } })() function _classCallCheck(instance, Constructor) { if (!(instance instanceof Constructor)) { throw new TypeError('Cannot call a class as a function') } } var Animal = (function() { function Animal() { _classCallCheck(this, Animal) } _createClass(Animal, null, [ { key: 'create', value: function create() {}, }, ]) return Animal })() 复制代码
熟悉的函数,熟悉的配方。与本文的第二个例子相比,仅有一个地方的不同: create
方法是作为 _createClass
方法的第三个参数被传入的,这正是我们上文提到的 staticProps
参数:
var _createClass = (function() { function defineProperties(target, props) { ... } return function(Constructor, protoProps, staticProps) { if (protoProps) defineProperties(Constructor.prototype, protoProps) if (staticProps) defineProperties(Constructor, staticProps) return Constructor } })() _createClass(Animal, null, [ { key: 'create', value: function create() {}, }, ]) 复制代码
可以看见, create
方法是直接被创建到 Animal
上的: defineProperties(Animal, [{ key: 'create', value: function() {} }])
,最终会将函数赋给 Animal.create
。我们的猜测并没有错误。
无继承——静态变量
class Tiger { static TYPE = 'REAL' } 复制代码
还有个小例子。如果是静态变量的话,同样因为不希望在实例对象上所使用,我们会看到编译出来的代码中它是直接被设置到函数上。代码已经很熟悉,不必再讲。
'use strict' function _classCallCheck(instance, Constructor) { if (!(instance instanceof Constructor)) { throw new TypeError('Cannot call a class as a function') } } var Tiger = function Tiger() { _classCallCheck(this, Tiger) } Tiger.TYPE = 'REAL' 复制代码
有趣的是,静态变量会不会被「子类」继承呢?这个可请读者自己做个实验,验证验证。
神秘的类 arrow function
写 React 的东西,一定遇见过这个问题:
class Button extends React.Component { constructor() { super() this.state = { isToggleOn: true, } // 画重点 :point_down::point_down::point_down::point_down::point_down::point_down::point_down::point_down::point_down::point_down::point_down::point_down: this.toggleButton = this.toggleButton.bind(this) } static propTypes = { text: PropTypes.string, } // :x::x::x: Uncaught TypeError: this.setState is not a function toggleButton() { this.setState({ isToggleOn: !this.state.isToggleOn, }) } render() { return <button onClick={this.toggleButton}>Toggle Me</button> } } 复制代码
为什么会有这个问题呢?因为你扔进去的 this.toggleButton
函数,在 button
内部一定是通过 onClick()
这样的方式来调用的,这样的话, this
引用就会丢失为 undefined
,那么 React.Component
上的 setState
就调用不到。
可以直接去 React 官方示例看看: codepen.io/gaearon/pen…
class Button extends React.Component { ... // :white_check_mark::white_check_mark::white_check_mark: This will work! toggleButton = () => { this.setState({ ... }) } ... } 复制代码
解决方案呢,自然也有很多种,比如引用 @autobind
、使用 ES7 的 ::this.toggleButton
、使用箭头函数等。比如上面 :point_up_2: 这种最常用的解决方案。那么同学们有没有想过这个问题,为什么这样写 this
应用就可以正确拿到呢?「因为箭头函数将 this
绑定到词法作用域的上下文中了呀~」那谁来给我解释一下这句话呢?反正我是从来没理解过这个「外层」的作用域,应该是绑定到哪里。因此,只好另辟路径,直接看源码来理解这个写法的含义。
我写了个简单的例子,足以复现这个问题:
class Button { constructor() { this.value = 1 } increment = () => { this.value += 2 } render() { const onClick = this.increment onClick() } } 复制代码
当我们调用 render()
时, increment()
这样的调用方式会使 this
引用无法被初始化,这也正是我们传入的 onClick
在 React 中会被调用的方式。而上图的 increment
写法可以重新拯救失去的 this
引用!让我们来看看源代码,一探究竟。
'use strict' var _createClass = (function() {})() function _classCallCheck(instance, Constructor) {} var Button = (function() { function Button() { var _this = this _classCallCheck(this, Button) this.increment = function() { _this.value += 2 } this.value = 1 } _createClass(Button, [ { key: 'render', value: function render() { var increment = this.increment increment() }, }, ]) return Button })() 复制代码
我略去了大家耳熟能详的代码,只留下关键的部分。可以看到,编译后的代码中,
对 Button
实例的 this
引用被闭包保存了下来
!这种写法,与以前我们 var that = this
的写法是一致的,我也终于理解「不再需要 that 引用了」以及各种语焉不详的作用域啊最外层变量啊这些理论。其实,就是 this
引用会始终被绑定到构造函数上,而这底下是通过闭包实现的。只是把你以前手写的代码自动化生成而已。
在本文的第二个例子中,我们留意到 Animal()
构造函数被额外包了一层,当时不得其解。看到这里,我们也许可以理解它的意图:就是为了将你在类中编写的箭头函数做个闭包,将 this
引用存储下来,以做后用。
以上就是本文的全部内容,希望本文的内容对大家的学习或者工作能带来一定的帮助,也希望大家多多支持 码农网
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