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# Class 的继承
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## 简介
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Class 可以通过`extends`关键字实现继承，这比 ES5 的通过修改原型链实现继承，要清晰和方便很多。
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```javascript
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class Point {
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}
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class ColorPoint extends Point {
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}
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```
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上面代码定义了一个`ColorPoint`类，该类通过`extends`关键字，继承了`Point`类的所有属性和方法。但是由于没有部署任何代码，所以这两个类完全一样，等于复制了一个`Point`类。下面，我们在`ColorPoint`内部加上代码。
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```javascript
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class ColorPoint extends Point {
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constructor(x, y, color) {
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super(x, y); // 调用父类的constructor(x, y)
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this.color = color;
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}
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toString() {
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return this.color + ' ' + super.toString(); // 调用父类的toString()
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}
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}
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```
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上面代码中，`constructor`方法和`toString`方法之中，都出现了`super`关键字，它在这里表示父类的构造函数，用来新建父类的`this`对象。
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子类必须在`constructor`方法中调用`super`方法，否则新建实例时会报错。这是因为子类自己的`this`对象，必须先通过父类的构造函数完成塑造，得到与父类同样的实例属性和方法，然后再对其进行加工，加上子类自己的实例属性和方法。如果不调用`super`方法，子类就得不到`this`对象。
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```javascript
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class Point { /* ... */ }
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class ColorPoint extends Point {
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constructor() {
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}
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}
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let cp = new ColorPoint(); // ReferenceError
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```
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上面代码中，`ColorPoint`继承了父类`Point`，但是它的构造函数没有调用`super`方法，导致新建实例时报错。
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ES5 的继承，实质是先创造子类的实例对象`this`，然后再将父类的方法添加到`this`上面（`Parent.apply(this)`）。ES6 的继承机制完全不同，实质是先将父类实例对象的属性和方法，加到`this`上面（所以必须先调用`super`方法），然后再用子类的构造函数修改`this`。
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如果子类没有定义`constructor`方法，这个方法会被默认添加，代码如下。也就是说，不管有没有显式定义，任何一个子类都有`constructor`方法。
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```javascript
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class ColorPoint extends Point {
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}
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// 等同于
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class ColorPoint extends Point {
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constructor(...args) {
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super(...args);
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}
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}
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```
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另一个需要注意的地方是，在子类的构造函数中，只有调用`super`之后，才可以使用`this`关键字，否则会报错。这是因为子类实例的构建，基于父类实例，只有`super`方法才能调用父类实例。
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```javascript
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class Point {
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constructor(x, y) {
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this.x = x;
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this.y = y;
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}
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}
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class ColorPoint extends Point {
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constructor(x, y, color) {
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this.color = color; // ReferenceError
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super(x, y);
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this.color = color; // 正确
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}
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}
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```
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上面代码中，子类的`constructor`方法没有调用`super`之前，就使用`this`关键字，结果报错，而放在`super`方法之后就是正确的。
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下面是生成子类实例的代码。
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```javascript
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let cp = new ColorPoint(25, 8, 'green');
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cp instanceof ColorPoint // true
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cp instanceof Point // true
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```
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上面代码中，实例对象`cp`同时是`ColorPoint`和`Point`两个类的实例，这与 ES5 的行为完全一致。
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最后，父类的静态方法，也会被子类继承。
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```javascript
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class A {
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static hello() {
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console.log('hello world');
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}
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}
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class B extends A {
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||
}
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B.hello() // hello world
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```
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上面代码中，`hello()`是`A`类的静态方法，`B`继承`A`，也继承了`A`的静态方法。
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## Object.getPrototypeOf()
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`Object.getPrototypeOf`方法可以用来从子类上获取父类。
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```javascript
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Object.getPrototypeOf(ColorPoint) === Point
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// true
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```
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因此，可以使用这个方法判断，一个类是否继承了另一个类。
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## super 关键字
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`super`这个关键字，既可以当作函数使用，也可以当作对象使用。在这两种情况下，它的用法完全不同。
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第一种情况，`super`作为函数调用时，代表父类的构造函数。ES6 要求，子类的构造函数必须执行一次`super`函数。
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```javascript
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class A {}
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class B extends A {
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constructor() {
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||
super();
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||
}
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||
}
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```
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上面代码中，子类`B`的构造函数之中的`super()`，代表调用父类的构造函数。这是必须的，否则 JavaScript 引擎会报错。
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注意，`super`虽然代表了父类`A`的构造函数，但是返回的是子类`B`的实例，即`super`内部的`this`指的是`B`，因此`super()`在这里相当于`A.prototype.constructor.call(this)`。
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```javascript
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class A {
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||
constructor() {
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||
console.log(new.target.name);
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||
}
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||
}
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class B extends A {
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||
constructor() {
|
||
super();
|
||
}
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||
}
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new A() // A
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new B() // B
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```
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上面代码中，`new.target`指向当前正在执行的函数。可以看到，在`super()`执行时，它指向的是子类`B`的构造函数，而不是父类`A`的构造函数。也就是说，`super()`内部的`this`指向的是`B`。
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作为函数时，`super()`只能用在子类的构造函数之中，用在其他地方就会报错。
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```javascript
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class A {}
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class B extends A {
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||
m() {
|
||
super(); // 报错
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||
}
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||
}
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```
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上面代码中，`super()`用在`B`类的`m`方法之中，就会造成句法错误。
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第二种情况，`super`作为对象时，在普通方法中，指向父类的原型对象；在静态方法中，指向父类。
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```javascript
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class A {
|
||
p() {
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return 2;
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}
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}
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class B extends A {
|
||
constructor() {
|
||
super();
|
||
console.log(super.p()); // 2
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||
}
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||
}
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||
let b = new B();
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```
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上面代码中，子类`B`当中的`super.p()`，就是将`super`当作一个对象使用。这时，`super`在普通方法之中，指向`A.prototype`，所以`super.p()`就相当于`A.prototype.p()`。
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这里需要注意，由于`super`指向父类的原型对象，所以定义在父类实例上的方法或属性，是无法通过`super`调用的。
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```javascript
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class A {
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||
constructor() {
|
||
this.p = 2;
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||
}
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||
}
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class B extends A {
|
||
get m() {
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||
return super.p;
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||
}
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||
}
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||
let b = new B();
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||
b.m // undefined
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```
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||
上面代码中，`p`是父类`A`实例的属性，`super.p`就引用不到它。
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||
如果属性定义在父类的原型对象上，`super`就可以取到。
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```javascript
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class A {}
|
||
A.prototype.x = 2;
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|
||
class B extends A {
|
||
constructor() {
|
||
super();
|
||
console.log(super.x) // 2
|
||
}
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||
}
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||
let b = new B();
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```
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||
上面代码中，属性`x`是定义在`A.prototype`上面的，所以`super.x`可以取到它的值。
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ES6 规定，在子类普通方法中通过`super`调用父类的方法时，方法内部的`this`指向当前的子类实例。
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```javascript
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class A {
|
||
constructor() {
|
||
this.x = 1;
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||
}
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print() {
|
||
console.log(this.x);
|
||
}
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||
}
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||
class B extends A {
|
||
constructor() {
|
||
super();
|
||
this.x = 2;
|
||
}
|
||
m() {
|
||
super.print();
|
||
}
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||
}
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||
let b = new B();
|
||
b.m() // 2
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```
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上面代码中，`super.print()`虽然调用的是`A.prototype.print()`，但是`A.prototype.print()`内部的`this`指向子类`B`的实例，导致输出的是`2`，而不是`1`。也就是说，实际上执行的是`super.print.call(this)`。
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||
由于`this`指向子类实例，所以如果通过`super`对某个属性赋值，这时`super`就是`this`，赋值的属性会变成子类实例的属性。
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```javascript
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class A {
|
||
constructor() {
|
||
this.x = 1;
|
||
}
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||
}
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||
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||
class B extends A {
|
||
constructor() {
|
||
super();
|
||
this.x = 2;
|
||
super.x = 3;
|
||
console.log(super.x); // undefined
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||
console.log(this.x); // 3
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||
}
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||
}
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||
let b = new B();
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```
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||
上面代码中，`super.x`赋值为`3`，这时等同于对`this.x`赋值为`3`。而当读取`super.x`的时候，读的是`A.prototype.x`，所以返回`undefined`。
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||
如果`super`作为对象，用在静态方法之中，这时`super`将指向父类，而不是父类的原型对象。
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```javascript
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class Parent {
|
||
static myMethod(msg) {
|
||
console.log('static', msg);
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||
}
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||
|
||
myMethod(msg) {
|
||
console.log('instance', msg);
|
||
}
|
||
}
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||
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||
class Child extends Parent {
|
||
static myMethod(msg) {
|
||
super.myMethod(msg);
|
||
}
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||
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||
myMethod(msg) {
|
||
super.myMethod(msg);
|
||
}
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||
}
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||
Child.myMethod(1); // static 1
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||
var child = new Child();
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||
child.myMethod(2); // instance 2
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```
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上面代码中，`super`在静态方法之中指向父类，在普通方法之中指向父类的原型对象。
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另外，在子类的静态方法中通过`super`调用父类的方法时，方法内部的`this`指向当前的子类，而不是子类的实例。
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```javascript
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||
class A {
|
||
constructor() {
|
||
this.x = 1;
|
||
}
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||
static print() {
|
||
console.log(this.x);
|
||
}
|
||
}
|
||
|
||
class B extends A {
|
||
constructor() {
|
||
super();
|
||
this.x = 2;
|
||
}
|
||
static m() {
|
||
super.print();
|
||
}
|
||
}
|
||
|
||
B.x = 3;
|
||
B.m() // 3
|
||
```
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上面代码中，静态方法`B.m`里面，`super.print`指向父类的静态方法。这个方法里面的`this`指向的是`B`，而不是`B`的实例。
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||
注意，使用`super`的时候，必须显式指定是作为函数、还是作为对象使用，否则会报错。
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```javascript
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class A {}
|
||
|
||
class B extends A {
|
||
constructor() {
|
||
super();
|
||
console.log(super); // 报错
|
||
}
|
||
}
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||
```
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上面代码中，`console.log(super)`当中的`super`，无法看出是作为函数使用，还是作为对象使用，所以 JavaScript 引擎解析代码的时候就会报错。这时，如果能清晰地表明`super`的数据类型，就不会报错。
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```javascript
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class A {}
|
||
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||
class B extends A {
|
||
constructor() {
|
||
super();
|
||
console.log(super.valueOf() instanceof B); // true
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||
}
|
||
}
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||
let b = new B();
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||
```
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上面代码中，`super.valueOf()`表明`super`是一个对象，因此就不会报错。同时，由于`super`使得`this`指向`B`的实例，所以`super.valueOf()`返回的是一个`B`的实例。
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最后，由于对象总是继承其他对象的，所以可以在任意一个对象中，使用`super`关键字。
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```javascript
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var obj = {
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toString() {
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return "MyObject: " + super.toString();
|
||
}
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||
};
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|
||
obj.toString(); // MyObject: [object Object]
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||
```
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## 类的 prototype 属性和\_\_proto\_\_属性
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||
大多数浏览器的 ES5 实现之中，每一个对象都有`__proto__`属性，指向对应的构造函数的`prototype`属性。Class 作为构造函数的语法糖，同时有`prototype`属性和`__proto__`属性，因此同时存在两条继承链。
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||
（1）子类的`__proto__`属性，表示构造函数的继承，总是指向父类。
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||
（2）子类`prototype`属性的`__proto__`属性，表示方法的继承，总是指向父类的`prototype`属性。
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```javascript
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||
class A {
|
||
}
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||
|
||
class B extends A {
|
||
}
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||
B.__proto__ === A // true
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||
B.prototype.__proto__ === A.prototype // true
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||
```
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||
上面代码中，子类`B`的`__proto__`属性指向父类`A`，子类`B`的`prototype`属性的`__proto__`属性指向父类`A`的`prototype`属性。
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这样的结果是因为，类的继承是按照下面的模式实现的。
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```javascript
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class A {
|
||
}
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||
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||
class B {
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||
}
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// B 的实例继承 A 的实例
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Object.setPrototypeOf(B.prototype, A.prototype);
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||
// B 继承 A 的静态属性
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Object.setPrototypeOf(B, A);
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||
const b = new B();
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```
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《对象的扩展》一章给出过`Object.setPrototypeOf`方法的实现。
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```javascript
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Object.setPrototypeOf = function (obj, proto) {
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obj.__proto__ = proto;
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return obj;
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}
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```
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因此，就得到了上面的结果。
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```javascript
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Object.setPrototypeOf(B.prototype, A.prototype);
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||
// 等同于
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||
B.prototype.__proto__ = A.prototype;
|
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|
||
Object.setPrototypeOf(B, A);
|
||
// 等同于
|
||
B.__proto__ = A;
|
||
```
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||
这两条继承链，可以这样理解：作为一个对象，子类（`B`）的原型（`__proto__`属性）是父类（`A`）；作为一个构造函数，子类（`B`）的原型对象（`prototype`属性）是父类的原型对象（`prototype`属性）的实例。
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||
```javascript
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||
Object.create(A.prototype);
|
||
// 等同于
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||
B.prototype.__proto__ = A.prototype;
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||
```
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||
`extends`关键字后面可以跟多种类型的值。
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||
```javascript
|
||
class B extends A {
|
||
}
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||
```
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||
上面代码的`A`，只要是一个有`prototype`属性的函数，就能被`B`继承。由于函数都有`prototype`属性（除了`Function.prototype`函数），因此`A`可以是任意函数。
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||
下面，讨论两种情况。第一种，子类继承`Object`类。
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```javascript
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||
class A extends Object {
|
||
}
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||
A.__proto__ === Object // true
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||
A.prototype.__proto__ === Object.prototype // true
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||
```
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||
这种情况下，`A`其实就是构造函数`Object`的复制，`A`的实例就是`Object`的实例。
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||
第二种情况，不存在任何继承。
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||
```javascript
|
||
class A {
|
||
}
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||
|
||
A.__proto__ === Function.prototype // true
|
||
A.prototype.__proto__ === Object.prototype // true
|
||
```
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||
这种情况下，`A`作为一个基类（即不存在任何继承），就是一个普通函数，所以直接继承`Function.prototype`。但是，`A`调用后返回一个空对象（即`Object`实例），所以`A.prototype.__proto__`指向构造函数（`Object`）的`prototype`属性。
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||
### 实例的 \_\_proto\_\_ 属性
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||
子类实例的`__proto__`属性的`__proto__`属性，指向父类实例的`__proto__`属性。也就是说，子类的原型的原型，是父类的原型。
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||
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||
```javascript
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||
var p1 = new Point(2, 3);
|
||
var p2 = new ColorPoint(2, 3, 'red');
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||
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||
p2.__proto__ === p1.__proto__ // false
|
||
p2.__proto__.__proto__ === p1.__proto__ // true
|
||
```
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||
|
||
上面代码中，`ColorPoint`继承了`Point`，导致前者原型的原型是后者的原型。
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||
|
||
因此，通过子类实例的`__proto__.__proto__`属性，可以修改父类实例的行为。
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||
```javascript
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||
p2.__proto__.__proto__.printName = function () {
|
||
console.log('Ha');
|
||
};
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||
|
||
p1.printName() // "Ha"
|
||
```
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||
|
||
上面代码在`ColorPoint`的实例`p2`上向`Point`类添加方法，结果影响到了`Point`的实例`p1`。
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||
## 原生构造函数的继承
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原生构造函数是指语言内置的构造函数，通常用来生成数据结构。ECMAScript 的原生构造函数大致有下面这些。
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- Boolean()
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- Number()
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- String()
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||
- Array()
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- Date()
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||
- Function()
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||
- RegExp()
|
||
- Error()
|
||
- Object()
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||
以前，这些原生构造函数是无法继承的，比如，不能自己定义一个`Array`的子类。
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```javascript
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||
function MyArray() {
|
||
Array.apply(this, arguments);
|
||
}
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||
MyArray.prototype = Object.create(Array.prototype, {
|
||
constructor: {
|
||
value: MyArray,
|
||
writable: true,
|
||
configurable: true,
|
||
enumerable: true
|
||
}
|
||
});
|
||
```
|
||
|
||
上面代码定义了一个继承 Array 的`MyArray`类。但是，这个类的行为与`Array`完全不一致。
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||
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||
```javascript
|
||
var colors = new MyArray();
|
||
colors[0] = "red";
|
||
colors.length // 0
|
||
|
||
colors.length = 0;
|
||
colors[0] // "red"
|
||
```
|
||
|
||
之所以会发生这种情况，是因为子类无法获得原生构造函数的内部属性，通过`Array.apply()`或者分配给原型对象都不行。原生构造函数会忽略`apply`方法传入的`this`，也就是说，原生构造函数的`this`无法绑定，导致拿不到内部属性。
|
||
|
||
ES5 是先新建子类的实例对象`this`，再将父类的属性添加到子类上，由于父类的内部属性无法获取，导致无法继承原生的构造函数。比如，`Array`构造函数有一个内部属性`[[DefineOwnProperty]]`，用来定义新属性时，更新`length`属性，这个内部属性无法在子类获取，导致子类的`length`属性行为不正常。
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||
下面的例子中，我们想让一个普通对象继承`Error`对象。
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|
||
```javascript
|
||
var e = {};
|
||
|
||
Object.getOwnPropertyNames(Error.call(e))
|
||
// [ 'stack' ]
|
||
|
||
Object.getOwnPropertyNames(e)
|
||
// []
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上面代码中，我们想通过`Error.call(e)`这种写法，让普通对象`e`具有`Error`对象的实例属性。但是，`Error.call()`完全忽略传入的第一个参数，而是返回一个新对象，`e`本身没有任何变化。这证明了`Error.call(e)`这种写法，无法继承原生构造函数。
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ES6 允许继承原生构造函数定义子类，因为 ES6 是先新建父类的实例对象`this`，然后再用子类的构造函数修饰`this`，使得父类的所有行为都可以继承。下面是一个继承`Array`的例子。
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```javascript
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class MyArray extends Array {
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constructor(...args) {
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super(...args);
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}
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}
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var arr = new MyArray();
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arr[0] = 12;
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arr.length // 1
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arr.length = 0;
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arr[0] // undefined
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上面代码定义了一个`MyArray`类，继承了`Array`构造函数，因此就可以从`MyArray`生成数组的实例。这意味着，ES6 可以自定义原生数据结构（比如`Array`、`String`等）的子类，这是 ES5 无法做到的。
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上面这个例子也说明，`extends`关键字不仅可以用来继承类，还可以用来继承原生的构造函数。因此可以在原生数据结构的基础上，定义自己的数据结构。下面就是定义了一个带版本功能的数组。
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```javascript
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class VersionedArray extends Array {
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constructor() {
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super();
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this.history = [[]];
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}
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commit() {
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this.history.push(this.slice());
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}
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revert() {
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this.splice(0, this.length, ...this.history[this.history.length - 1]);
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}
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}
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var x = new VersionedArray();
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x.push(1);
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x.push(2);
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x // [1, 2]
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x.history // [[]]
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x.commit();
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x.history // [[], [1, 2]]
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x.push(3);
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x // [1, 2, 3]
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x.history // [[], [1, 2]]
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x.revert();
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x // [1, 2]
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```
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上面代码中，`VersionedArray`会通过`commit`方法，将自己的当前状态生成一个版本快照，存入`history`属性。`revert`方法用来将数组重置为最新一次保存的版本。除此之外，`VersionedArray`依然是一个普通数组，所有原生的数组方法都可以在它上面调用。
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下面是一个自定义`Error`子类的例子，可以用来定制报错时的行为。
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```javascript
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class ExtendableError extends Error {
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constructor(message) {
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super();
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this.message = message;
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this.stack = (new Error()).stack;
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this.name = this.constructor.name;
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}
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}
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class MyError extends ExtendableError {
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constructor(m) {
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super(m);
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}
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}
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var myerror = new MyError('ll');
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myerror.message // "ll"
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myerror instanceof Error // true
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myerror.name // "MyError"
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myerror.stack
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// Error
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// at MyError.ExtendableError
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// ...
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注意，继承`Object`的子类，有一个[行为差异](http://stackoverflow.com/questions/36203614/super-does-not-pass-arguments-when-instantiating-a-class-extended-from-object)。
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```javascript
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class NewObj extends Object{
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constructor(){
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super(...arguments);
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}
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}
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var o = new NewObj({attr: true});
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o.attr === true // false
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```
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上面代码中，`NewObj`继承了`Object`，但是无法通过`super`方法向父类`Object`传参。这是因为 ES6 改变了`Object`构造函数的行为，一旦发现`Object`方法不是通过`new Object()`这种形式调用，ES6 规定`Object`构造函数会忽略参数。
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## Mixin 模式的实现
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Mixin 指的是多个对象合成一个新的对象，新对象具有各个组成成员的接口。它的最简单实现如下。
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```javascript
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const a = {
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a: 'a'
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};
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const b = {
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b: 'b'
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};
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const c = {...a, ...b}; // {a: 'a', b: 'b'}
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上面代码中，`c`对象是`a`对象和`b`对象的合成，具有两者的接口。
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下面是一个更完备的实现，将多个类的接口“混入”（mix in）另一个类。
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```javascript
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function mix(...mixins) {
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class Mix {}
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for (let mixin of mixins) {
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copyProperties(Mix.prototype, mixin); // 拷贝实例属性
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copyProperties(Mix.prototype, Reflect.getPrototypeOf(mixin)); // 拷贝原型属性
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}
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return Mix;
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}
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function copyProperties(target, source) {
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for (let key of Reflect.ownKeys(source)) {
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if ( key !== "constructor"
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&& key !== "prototype"
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&& key !== "name"
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) {
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let desc = Object.getOwnPropertyDescriptor(source, key);
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Object.defineProperty(target, key, desc);
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}
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}
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}
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```
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上面代码的`mix`函数，可以将多个对象合成为一个类。使用的时候，只要继承这个类即可。
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```javascript
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class DistributedEdit extends mix(Loggable, Serializable) {
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// ...
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}
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```
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