……然后我们想创建另一个
class Rabbit
:
因为 rabbit 是 animal,所以 class
Rabbit
应该是基于 class
Animal
的,可以访问 animal 的方法,以便 rabbit 可以做“一般”动物可以做的事儿。
扩展另一个类的语法是:
class Child extends Parent
。
让我们创建一个继承自
Animal
的
class Rabbit
:
let rabbit = new Rabbit("White Rabbit");
rabbit.run(5); // White Rabbit runs with speed 5.
rabbit.hide(); // White Rabbit hides!
class
Rabbit
的对象可以访问例如
rabbit.hide()
等
Rabbit
的方法,还可以访问例如
rabbit.run()
等
Animal
的方法。
在内部,关键字
extends
使用了很好的旧的原型机制进行工作。它将
Rabbit.prototype.[[Prototype]]
设置为
Animal.prototype
。所以,如果在
Rabbit.prototype
中找不到一个方法,JavaScript 就会从
Animal.prototype
中获取该方法。
查找对象
rabbit
(没有
run
)。
查找它的原型,即
Rabbit.prototype
(有
hide
,但没有
run
)。
查找它的原型,即(由于
extends
)
Animal.prototype
,在这儿找到了
run
方法。
我们可以回忆一下
原生的原型
这一章的内容,JavaScript 内建对象同样也使用原型继承。例如,
Date.prototype.[[Prototype]]
是
Object.prototype
。这就是为什么日期可以访问通用对象的方法。
类语法不仅允许指定一个类,在
extends
后可以指定任意表达式。
例如,一个生成父类的函数调用:
这对于高级编程模式,例如当我们根据许多条件使用函数生成类,并继承它们时来说可能很有用。
现在,让我们继续前行并尝试重写一个方法。默认情况下,所有未在
class Rabbit
中指定的方法均从
class Animal
中直接获取。
但是如果我们在
Rabbit
中指定了我们自己的方法,例如
stop()
,那么将会使用它:
然而通常,我们不希望完全替换父类的方法,而是希望在父类方法的基础上进行调整或扩展其功能。我们在我们的方法中做一些事儿,但是在它之前或之后或在过程中会调用父类方法。
Class 为此提供了
"super"
关键字。
执行
super.method(...)
来调用一个父类方法。
执行
super(...)
来调用一个父类 constructor(只能在我们的 constructor 中)。
例如,让我们的 rabbit 在停下来的时候自动 hide:
let rabbit = new Rabbit("White Rabbit");
rabbit.run(5); // White Rabbit runs with speed 5.
rabbit.stop(); // White Rabbit stands still. White Rabbit hides!
现在,
Rabbit
在执行过程中调用父类的
super.stop()
方法,所以
Rabbit
也具有了
stop
方法。
正如我们在
深入理解箭头函数
一章中所提到的,箭头函数没有
super
。
如果被访问,它会从外部函数获取。例如:
class Rabbit extends Animal {
stop() {
setTimeout(() => super.stop(), 1000); // 1 秒后调用父类的 stop
箭头函数中的
super
与
stop()
中的是一样的,所以它能按预期工作。如果我们在这里指定一个“普通”函数,那么将会抛出错误:
哎呦!我们得到了一个报错。现在我们没法新建 rabbit。是什么地方出错了?
简短的解释是:
继承类的 constructor 必须调用
super(...)
,并且 (!) 一定要在使用
this
之前调用。
……但这是为什么呢?这里发生了什么?确实,这个要求看起来很奇怪。
当然,本文会给出一个解释。让我们深入细节,这样你就可以真正地理解发生了什么。
在 JavaScript 中,继承类(所谓的“派生构造器”,英文为 “derived constructor”)的构造函数与其他函数之间是有区别的。派生构造器具有特殊的内部属性
[[ConstructorKind]]:"derived"
。这是一个特殊的内部标签。
该标签会影响它的
new
行为:
当通过
new
执行一个常规函数时,它将创建一个空对象,并将这个空对象赋值给
this
。
但是当继承的 constructor 执行时,它不会执行此操作。它期望父类的 constructor 来完成这项工作。
因此,派生的 constructor 必须调用
super
才能执行其父类(base)的 constructor,否则
this
指向的那个对象将不会被创建。并且我们会收到一个报错。
为了让
Rabbit
的 constructor 可以工作,它需要在使用
this
之前调用
super()
,就像下面这样:
这个要点假设你对类已经有了一定的经验,或许是在其他编程语言中。
这里提供了一个更好的视角来窥探这门语言,且解释了它的行为为什么可能会是 bugs 的来源(但不是非常频繁)。
如果你发现这难以理解,什么都别管,继续往下阅读,之后有机会再回来看。
我们不仅可以重写方法,还可以重写类字段。
不过,当我们在父类构造器中访问一个被重写的字段时,有一个诡异的行为,这与绝大多数其他编程语言都很不一样。
请思考此示例:
这里,
Rabbit
继承自
Animal
,并且用它自己的值重写了
name
字段。
因为
Rabbit
中没有自己的构造器,所以
Animal
的构造器被调用了。
有趣的是在这两种情况下:
new Animal()
和
new Rabbit()
,在
(*)
行的
alert
都打印了
animal
。
换句话说,父类构造器总是会使用它自己字段的值,而不是被重写的那一个。
古怪的是什么呢?
如果这还不清楚,那么让我们用方法来进行比较。
这里是相同的代码,但是我们调用
this.showName()
方法而不是
this.name
字段:
请注意:这时的输出是不同的。
这才是我们本来所期待的结果。当父类构造器在派生的类中被调用时,它会使用被重写的方法。
……但对于类字段并非如此。正如前文所述,父类构造器总是使用父类的字段。
这里为什么会有这样的区别呢?
实际上,原因在于字段初始化的顺序。类字段是这样初始化的:
对于基类(还未继承任何东西的那种),在构造函数调用前初始化。
对于派生类,在
super()
后立刻初始化。
在我们的例子中,
Rabbit
是派生类,里面没有
constructor()
。正如先前所说,这相当于一个里面只有
super(...args)
的空构造器。
所以,
new Rabbit()
调用了
super()
,因此它执行了父类构造器,并且(根据派生类规则)只有在此之后,它的类字段才被初始化。在父类构造器被执行的时候,
Rabbit
还没有自己的类字段,这就是为什么
Animal
类字段被使用了。
这种字段与方法之间微妙的区别只特定于 JavaScript。
幸运的是,这种行为仅在一个被重写的字段被父类构造器使用时才会显现出来。接下来它会发生的东西可能就比较难理解了,所以我们要在这里对此行为进行解释。
如果出问题了,我们可以通过使用方法或者 getter/setter 替代类字段,来修复这个问题。
如果你是第一次阅读本教程,那么则可以跳过本节。
这是关于继承和
super
背后的内部机制。
让我们更深入地研究
super
。我们将在这个过程中发现一些有趣的事儿。
首先要说的是,从我们迄今为止学到的知识来看,
super
是不可能运行的。
的确是这样,让我们问问自己,以技术的角度它是如何工作的?当一个对象方法执行时,它会将当前对象作为
this
。随后如果我们调用
super.method()
,那么引擎需要从当前对象的原型中获取
method
。但这是怎么做到的?
这个任务看起来是挺容易的,但其实并不简单。引擎知道当前对象的
this
,所以它可以获取父
method
作为
this.__proto__.method
。不幸的是,这个“天真”的解决方法是行不通的。
让我们演示一下这个问题。简单起见,我们使用普通对象而不使用类。
如果你不想知道更多的细节知识,你可以跳过此部分,并转到下面的
[[HomeObject]]
小节。这没关系的。但如果你感兴趣,想学习更深入的知识,那就继续阅读吧。
在下面的例子中,
rabbit.__proto__ = animal
。现在让我们尝试一下:在
rabbit.eat()
我们将会使用
this.__proto__
调用
animal.eat()
:
在
(*)
这一行,我们从原型(
animal
)中获取
eat
,并在当前对象的上下文中调用它。请注意,
.call(this)
在这里非常重要,因为简单的调用
this.__proto__.eat()
将在原型的上下文中执行
eat
,而非当前对象。
在上面的代码中,它确实按照了期望运行:我们获得了正确的
alert
。
现在,让我们在原型链上再添加一个对象。我们将看到这件事是如何被打破的:
__proto__: animal,
eat() {
// ...bounce around rabbit-style and call parent (animal) method
this.__proto__.eat.call(this); // (*)
let longEar = {
__proto__: rabbit,
eat() {
// ...do something with long ears and call parent (rabbit) method
this.__proto__.eat.call(this); // (**)
longEar.eat(); // Error: Maximum call stack size exceeded
代码无法再运行了!我们可以看到,在试图调用
longEar.eat()
时抛出了错误。
原因可能不那么明显,但是如果我们跟踪
longEar.eat()
调用,就可以发现原因。在
(*)
和
(**)
这两行中,
this
的值都是当前对象(
longEar
)。这是至关重要的一点:所有的对象方法都将当前对象作为
this
,而非原型或其他什么东西。
因此,在
(*)
和
(**)
这两行中,
this.__proto__
的值是完全相同的:都是
rabbit
。它们俩都调用的是
rabbit.eat
,它们在不停地循环调用自己,而不是在原型链上向上寻找方法。
这张图介绍了发生的情况:
这个问题没法仅仅通过使用
this
来解决。
为了提供解决方法,JavaScript 为函数添加了一个特殊的内部属性:
[[HomeObject]]
。
当一个函数被定义为类或者对象方法时,它的
[[HomeObject]]
属性就成为了该对象。
然后
super
使用它来解析(resolve)父原型及其方法。
让我们看看它是怎么工作的,首先,对于普通对象:
name: "Animal",
eat() { // animal.eat.[[HomeObject]] == animal
alert(`${this.name} eats.`);
let rabbit = {
__proto__: animal,
name: "Rabbit",
eat() { // rabbit.eat.[[HomeObject]] == rabbit
super.eat();
let longEar = {
__proto__: rabbit,
name: "Long Ear",
eat() { // longEar.eat.[[HomeObject]] == longEar
super.eat();
// 正确执行
longEar.eat(); // Long Ear eats.
它基于
[[HomeObject]]
运行机制按照预期执行。一个方法,例如
longEar.eat
,知道其
[[HomeObject]]
并且从其原型中获取父方法。并没有使用
this
。
正如我们之前所知道的,函数通常都是“自由”的,并没有绑定到 JavaScript 中的对象。正因如此,它们可以在对象之间复制,并用另外一个
this
调用它。
[[HomeObject]]
的存在违反了这个原则,因为方法记住了它们的对象。
[[HomeObject]]
不能被更改,所以这个绑定是永久的。
在 JavaScript 语言中
[[HomeObject]]
仅被用于
super
。所以,如果一个方法不使用
super
,那么我们仍然可以视它为自由的并且可在对象之间复制。但是用了
super
再这样做可能就会出错。
下面是复制后错误的
super
结果的示例:
在
(*)
行,
tree.sayHi
方法是从
rabbit
复制而来。也许我们只是想避免重复代码?
它的
[[HomeObject]]
是
rabbit
,因为它是在
rabbit
中创建的。没有办法修改
[[HomeObject]]
。
tree.sayHi()
内具有
super.sayHi()
。它从
rabbit
中上溯,然后从
animal
中获取方法。
这是发生的情况示意图:
[[HomeObject]]
是为类和普通对象中的方法定义的。但是对于对象而言,方法必须确切指定为
method()
,而不是
"method: function()"
。
这个差别对我们来说可能不重要,但是对 JavaScript 来说却非常重要。
在下面的例子中,使用非方法(non-method)语法进行了比较。未设置
[[HomeObject]]
属性,并且继承无效:
想要扩展一个类:
class Child extends Parent
:
这意味着
Child.prototype.__proto__
将是
Parent.prototype
,所以方法会被继承。
重写一个 constructor:
在使用
this
之前,我们必须在
Child
的 constructor 中将父 constructor 调用为
super()
。
重写一个方法:
我们可以在一个
Child
方法中使用
super.method()
来调用
Parent
方法。
方法在内部的
[[HomeObject]]
属性中记住了它们的类/对象。这就是
super
如何解析父方法的。
因此,将一个带有
super
的方法从一个对象复制到另一个对象是不安全的。
箭头函数没有自己的
this
或
super
,所以它们能融入到就近的上下文中,像透明似的。