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深入探討 Inheritance 與 Prototype Chain

Sam Xiao's Avatar 2021-01-03

ECMAScript 2015 支援了 extends，至此 ECMAScript 能輕鬆實踐 Inheritance，但事實上也能由 Prototype Chain 實現。

Version

ECMAScript 2015

Extends

class Shape {
  constructor(x, y) {
    this.x = x
    this.y = y
  }
  move(x, y) {
    this.x = x
    this.y = y
  }
}

class Circle extends Shape {
  constructor(x, y, radius) {
    super(x, y)
    this.radius = radius
  }
  draw() {
    return `Drawing a Circle at ${this.x}, ${this.y}, Radius: ${this.radius}`
  }
}

let circle = new Circle(0, 0, 5)
circle.move(10, 10)
circle.draw() // ?

以 class 實踐 OOP 最經典的 Shape。

此範例在 C++ 經常出現，後來 Java 與 C# 亦常常使用此範例

第 1 行

class Shape {
  constructor(x, y) {
    this.x = x
    this.y = y
  }
  move(x, y) {
    this.x = x
    this.y = y
  }
}
  • 使用 constructor 建立 Shape class 的 constructor
  • move() 為 Shape 的 instance method

12 行

class Circle extends Shape {
  constructor(x, y, radius) {
    super(x, y)
    this.radius = radius
  }
  draw() {
    return `Drawing a Circle at ${this.x}, ${this.y}, Radius: ${this.radius}`
  }
}
  • 使用 extends 繼承 Shape
  • 使用 super() 呼叫 parent class 的 constructor
  • draw() 為 Circle 的 instance method

22 行

let circle = new Circle(0, 0, 5)
circle.move(10, 10)
circle.draw() // ?
  • 使用 new 建立 circle Object
  • 執行 move() 與 draw() instance method

這是完全 OOP 風格寫法，也再次證明 ECMAScript 為 multi-paradigm 語言，可完整實現 class-based 風格 OOP

extends000

儘管使用了 extends，但可發現 draw() 在 circle 的 Prototype Object 上，而 move() 在 Circle.prototype 的 Prototype Object 上，因為 extends 為 synatic sugar，所以完全看不到 Prototype Chain。

Prototype Chain

function Shape(x, y) {
  this.x = x
  this.y = y
}

Shape.prototype.move = function(x, y) {
  this.x = x
  this.y = y
}

function Circle(x, y, radius) {
  Shape.call(this, x, y)
  this.radius = radius
}

Circle.prototype = Object.create(Shape.prototype)
Circle.prototype.constructor = Circle

Circle.prototype.draw = function() {
  return `Drawing a Circle at ${this.x}, ${this.y}, Radius: ${this.radius}`
}

let circle = new Circle(0, 0, 5)
circle.move(10, 10)
circle.draw() // ?

ES6 雖然提供 class 寫法，但骨子仍是 prototype，class 只能算 syntatic sugar。

第 1 行

function Shape(x, y) {
  this.x = x
  this.y = y
}

建立 Shape() constructor function，其中 this 指向將來 new 所建立的 Object。

因為使用 this，因此要使用 function expression。

第 6 行

Shape.prototype.move = function(x, y) {
  this.x = x
  this.y = y
}

在 prototype 上建立 move() instance method 以節省記憶體。

11 行

function Circle(x, y, radius) {
  Shape.call(this, x, y)
  this.radius = radius
}

建立 Circle() constructor function。

super() 要以 Shape.call() 實現，並將目前 Circle 的 this 傳入取代 Shape 本身的 this。

16 行

Circle.prototype = Object.create(Shape.prototype)
Circle.prototype.constructor = Circle

Prototype Chain 要實踐 Inheritance 關鍵在這兩行。

最直覺應該是將 shape Object 指定給 circle Object 的 __proto__ 即可實踐 Inheritance。

但目前尚未建立 Object，只能從 constructor function 下手，也就是將 Object 指定給 Circle.prototype。

因此使用 Object.create() 直接以 Shape.prototype 為 Prototype 建立 Object，然後再指定給 Circle.prototype 則完成 Inheritance。

但此時因為 Object 由 Shape.prototype 建立，其 constructor property 指向 Shape()，因此要以 Circle.prototype.constructor = Circle 修正其 constructor 為 Circle()，如此 circle Object 的 __proto__ 才能藉由 circle.constructor 找到 Circle() 與其 Prototype Object。

23 行

let circle = new Circle(0, 0, 5)
circle.move(10, 10)
circle.draw() // ?

一樣使用 new 建立 circle Object，用法完全一樣。

extends001

儘管由 extends 改成 Prototype Chain，但 circle 架構完全不變，也再次證明 extends 為 Prototype Chain 的 syntatic sugar。

Conclusion

  • 兩種寫法的結果都一樣，也都建立了 circle Object，並呼叫 move() 與 draw()
  • Class 寫法需使用 this、extends 與 super 概念
  • Prototype Chain 寫法需使用到 call()，尤其以 prototype 實現 extends 比較難懂

# ECMAScript