再讲原型与原型链的前提下先讲些概念方便理解

对象是什么

面向对象编程（Object Oriented Programming，缩写为 OOP）是目前主流的编程范式。它将真实世界各种复杂的关系，抽象为一个个对象，然后由对象之间的分工与合作，完成对真实世界的模拟。

每一个对象都是功能中心，具有明确分工，可以完成接受信息、处理数据、发出信息等任务。对象可以复用，通过继承机制还可以定制。因此，面向对象编程具有灵活、代码可复用、高度模块化等特点，容易维护和开发，比起由一系列函数或指令组成的传统的过程式编程（procedural programming），更适合多人合作的大型软件项目。

那么，“对象”（object）到底是什么？我们从两个层次来理解。

（1）对象是单个实物的抽象。

一本书、一辆汽车、一个人都可以是对象，一个数据库、一张网页、一个与远程服务器的连接也可以是对象。当实物被抽象成对象，实物之间的关系就变成了对象之间的关系，从而就可以模拟现实情况，针对对象进行编程。

（2）对象是一个容器，封装了属性（property）和方法（method）。

属性是对象的状态，方法是对象的行为（完成某种任务）。比如，我们可以把动物抽象为animal对象，使用“属性”记录具体是那一种动物，使用“方法”表示动物的某种行为（奔跑、捕猎、休息等等）。

构造函数

面向对象编程的第一步，就是要生成对象。前面说过，对象是单个实物的抽象。通常需要一个模板，表示某一类实物的共同特征，然后对象根据这个模板生成。

典型的面向对象编程语言（比如 C++ 和 Java），都有“类”（class）这个概念。所谓“类”就是对象的模板，对象就是“类”的实例。但是，JavaScript 语言的对象体系，不是基于“类”的，而是基于构造函数（constructor）和原型链（prototype）。

JavaScript 语言使用构造函数（constructor）作为对象的模板。所谓”构造函数”，就是专门用来生成实例对象的函数。它就是对象的模板，描述实例对象的基本结构。一个构造函数，可以生成多个实例对象，这些实例对象都有相同的结构。

构造函数就是一个普通的函数，但是有自己的特征和用法。

var Vehicle = function () {
this.price = 1000;
};
上面代码中，Vehicle就是构造函数。为了与普通函数区别，构造函数名字的第一个字母通常大写。

构造函数的特点有两个。

函数体内部使用了this关键字，代表了所要生成的对象实例。
生成对象的时候，必须使用new命令。
下面先介绍new命令。

new 命令

基本用法

new命令的作用，就是执行构造函数，返回一个实例对象。

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var Vehicle = function () {
  this.price = 1000;
};

var v = new Vehicle();
v.price // 1000

上面代码通过new命令，让构造函数Vehicle生成一个实例对象，保存在变量v中。这个新生成的实例对象，从构造函数Vehicle得到了price属性。new命令执行时，构造函数内部的this，就代表了新生成的实例对象，this.price表示实例对象有一个price属性，值是1000。

使用new命令时，根据需要，构造函数也可以接受参数。

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var Vehicle = function (p) {
  this.price = p;
};

var v = new Vehicle(500);
new命令本身就可以执行构造函数，所以后面的构造函数可以带括号，也可以不带括号。下面两行代码是等价的，但是为了表示这里是函数调用，推荐使用括号。

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// 推荐的写法
var v = new Vehicle();
// 不推荐的写法
var v = new Vehicle;

一个很自然的问题是，如果忘了使用new命令，直接调用构造函数会发生什么事？

这种情况下，构造函数就变成了普通函数，并不会生成实例对象。而且由于后面会说到的原因，this这时代表全局对象，将造成一些意想不到的结果。

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var Vehicle = function (){
  this.price = 1000;
};

var v = Vehicle();
v // undefined
price // 1000

上面代码中，调用Vehicle构造函数时，忘了加上new命令。结果，变量v变成了undefined，而price属性变成了全局变量。因此，应该非常小心，避免不使用new命令、直接调用构造函数。

为了保证构造函数必须与new命令一起使用，一个解决办法是，构造函数内部使用严格模式，即第一行加上use strict。这样的话，一旦忘了使用new命令，直接调用构造函数就会报错。

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function Fubar(foo, bar){
  'use strict';
  this._foo = foo;
  this._bar = bar;
}

Fubar()
// TypeError: Cannot set property '_foo' of undefined

上面代码的Fubar为构造函数，use strict命令保证了该函数在严格模式下运行。由于严格模式中，函数内部的this不能指向全局对象，默认等于undefined，导致不加new调用会报错（JavaScript 不允许对undefined添加属性）。

另一个解决办法，构造函数内部判断是否使用new命令，如果发现没有使用，则直接返回一个实例对象。

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function Fubar(foo, bar) {
  if (!(this instanceof Fubar)) {
    return new Fubar(foo, bar);
  }

  this._foo = foo;
  this._bar = bar;
}

Fubar(1, 2)._foo // 1
(new Fubar(1, 2))._foo // 1

上面代码中的构造函数，不管加不加new命令，都会得到同样的结果。

new 命令的原理

使用new命令时，它后面的函数依次执行下面的步骤。

创建一个空对象，作为将要返回的对象实例。
将这个空对象的原型，指向构造函数的prototype属性。
将这个空对象赋值给函数内部的this关键字。
开始执行构造函数内部的代码。
也就是说，构造函数内部，this指的是一个新生成的空对象，所有针对this的操作，都会发生在这个空对象上。构造函数之所以叫“构造函数”，就是说这个函数的目的，就是操作一个空对象（即this对象），将其“构造”为需要的样子。

如果构造函数内部有return语句，而且return后面跟着一个对象，new命令会返回return语句指定的对象；否则，就会不管return语句，返回this对象。

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var Vehicle = function () {
  this.price = 1000;
  return 1000;
};

(new Vehicle()) === 1000
// false

上面代码中，构造函数Vehicle的return语句返回一个数值。这时，new命令就会忽略这个return语句，返回“构造”后的this对象。

但是，如果return语句返回的是一个跟this无关的新对象，new命令会返回这个新对象，而不是this对象。这一点需要特别引起注意。

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var Vehicle = function (){
  this.price = 1000;
  return { price: 2000 };
};

(new Vehicle()).price
// 2000

上面代码中，构造函数Vehicle的return语句，返回的是一个新对象。new命令会返回这个对象，而不是this对象。

另一方面，如果对普通函数（内部没有this关键字的函数）使用new命令，则会返回一个空对象。

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function getMessage() {
  return 'this is a message';
}

var msg = new getMessage();

msg // {}
typeof msg // "object"

上面代码中，getMessage是一个普通函数，返回一个字符串。对它使用new命令，会得到一个空对象。这是因为new命令总是返回一个对象，要么是实例对象，要么是return语句指定的对象。本例中，return语句返回的是字符串，所以new命令就忽略了该语句。

new命令简化的内部流程，可以用下面的代码表示。

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function _new(/* 构造函数 */ constructor, /* 构造函数参数 */ params) {
  // 将 arguments 对象转为数组
  var args = [].slice.call(arguments);
  // 取出构造函数
  var constructor = args.shift();
  // 创建一个空对象，继承构造函数的 prototype 属性
  var context = Object.create(constructor.prototype);
  // 执行构造函数
  var result = constructor.apply(context, args);
  // 如果返回结果是对象，就直接返回，否则返回 context 对象
  return (typeof result === 'object' && result != null) ? result : context;
}

// 实例
var actor = _new(Person, '张三', 28);

原型对象概述

构造函数的缺点

JavaScript 通过构造函数生成新对象，因此构造函数可以视为对象的模板。实例对象的属性和方法，可以定义在构造函数内部。

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function Cat (name, color) {
  this.name = name;
  this.color = color;
}

var cat1 = new Cat('大毛', '白色');

cat1.name // '大毛'
cat1.color // '白色'

上面代码中，Cat函数是一个构造函数，函数内部定义了name属性和color属性，所有实例对象（上例是cat1）都会生成这两个属性，即这两个属性会定义在实例对象上面。

通过构造函数为实例对象定义属性，虽然很方便，但是有一个缺点。同一个构造函数的多个实例之间，无法共享属性，从而造成对系统资源的浪费。

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function Cat(name, color) {
  this.name = name;
  this.color = color;
  this.meow = function () {
    console.log('喵喵');
  };
}

var cat1 = new Cat('大毛', '白色');
var cat2 = new Cat('二毛', '黑色');

cat1.meow === cat2.meow
// false

上面代码中，cat1和cat2是同一个构造函数的两个实例，它们都具有meow方法。由于meow方法是生成在每个实例对象上面，所以两个实例就生成了两次。也就是说，每新建一个实例，就会新建一个meow方法。这既没有必要，又浪费系统资源，因为所有meow方法都是同样的行为，完全应该共享。

这个问题的解决方法，就是 JavaScript 的原型对象（prototype）。

prototype 属性的作用

JavaScript 继承机制的设计思想就是，原型对象的所有属性和方法，都能被实例对象共享。也就是说，如果属性和方法定义在原型上，那么所有实例对象就能共享，不仅节省了内存，还体现了实例对象之间的联系。

下面，先看怎么为对象指定原型。JavaScript 规定，每个函数都有一个prototype属性，指向一个对象。

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function f() {}
typeof f.prototype // "object"

上面代码中，函数f默认具有prototype属性，指向一个对象。

对于普通函数来说，该属性基本无用。但是，对于构造函数来说，生成实例的时候，该属性会自动成为实例对象的原型。

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function Animal(name) {
  this.name = name;
}
Animal.prototype.color = 'white';

var cat1 = new Animal('大毛');
var cat2 = new Animal('二毛');

cat1.color // 'white'
cat2.color // 'white'

上面代码中，构造函数Animal的prototype属性，就是实例对象cat1和cat2的原型对象。原型对象上添加一个color属性，结果，实例对象都共享了该属性。

原型对象的属性不是实例对象自身的属性。只要修改原型对象，变动就立刻会体现在所有实例对象上。

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Animal.prototype.color = 'yellow';

cat1.color // "yellow"
cat2.color // "yellow"

上面代码中，原型对象的color属性的值变为yellow，两个实例对象的color属性立刻跟着变了。这是因为实例对象其实没有color属性，都是读取原型对象的color属性。也就是说，当实例对象本身没有某个属性或方法的时候，它会到原型对象去寻找该属性或方法。这就是原型对象的特殊之处。

如果实例对象自身就有某个属性或方法，它就不会再去原型对象寻找这个属性或方法。

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cat1.color = 'black';

cat1.color // 'black'
cat2.color // 'yellow'
Animal.prototype.color // 'yellow';

上面代码中，实例对象cat1的color属性改为black，就使得它不再去原型对象读取color属性，后者的值依然为yellow。

总结一下，原型对象的作用，就是定义所有实例对象共享的属性和方法。这也是它被称为原型对象的原因，而实例对象可以视作从原型对象衍生出来的子对象。

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Animal.prototype.walk = function () {
  console.log(this.name + ' is walking');
};

上面代码中，Animal.prototype对象上面定义了一个walk方法，这个方法将可以在所有Animal实例对象上面调用。

原型链

JavaScript 规定，所有对象都有自己的原型对象（prototype）。一方面，任何一个对象，都可以充当其他对象的原型；另一方面，由于原型对象也是对象，所以它也有自己的原型。因此，就会形成一个“原型链”（prototype chain）：对象到原型，再到原型的原型……

如果一层层地上溯，所有对象的原型最终都可以上溯到Object.prototype，即Object构造函数的prototype属性。也就是说，所有对象都继承了Object.prototype的属性。这就是所有对象都有valueOf和toString方法的原因，因为这是从Object.prototype继承的。

那么，Object.prototype对象有没有它的原型呢？回答是Object.prototype的原型是null。null没有任何属性和方法，也没有自己的原型。因此，原型链的尽头就是null。

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Object.getPrototypeOf(Object.prototype)
// null

上面代码表示，Object.prototype对象的原型是null，由于null没有任何属性，所以原型链到此为止。Object.getPrototypeOf方法返回参数对象的原型，具体介绍请看后文。

读取对象的某个属性时，JavaScript 引擎先寻找对象本身的属性，如果找不到，就到它的原型去找，如果还是找不到，就到原型的原型去找。如果直到最顶层的Object.prototype还是找不到，则返回undefined。如果对象自身和它的原型，都定义了一个同名属性，那么优先读取对象自身的属性，这叫做“覆盖”（overriding）。

注意，一级级向上，在整个原型链上寻找某个属性，对性能是有影响的。所寻找的属性在越上层的原型对象，对性能的影响越大。如果寻找某个不存在的属性，将会遍历整个原型链。

举例来说，如果让构造函数的prototype属性指向一个数组，就意味着实例对象可以调用数组方法。

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var MyArray = function () {};

MyArray.prototype = new Array();
MyArray.prototype.constructor = MyArray;

var mine = new MyArray();
mine.push(1, 2, 3);
mine.length // 3
mine instanceof Array // true

上面代码中，mine是构造函数MyArray的实例对象，由于MyArray.prototype指向一个数组实例，使得mine可以调用数组方法（这些方法定义在数组实例的prototype对象上面）。最后那行instanceof表达式，用来比较一个对象是否为某个构造函数的实例，结果就是证明mine为Array的实例

Object.prototype.proto

实例对象的__proto__属性（前后各两个下划线），返回该对象的原型。该属性可读写。

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var obj = {};
var p = {};

obj.__proto__ = p;
Object.getPrototypeOf(obj) === p // true

上面代码通过__proto__属性，将p对象设为obj对象的原型。

根据语言标准，__proto__属性只有浏览器才需要部署，其他环境可以没有这个属性。它前后的两根下划线，表明它本质是一个内部属性，不应该对使用者暴露。因此，应该尽量少用这个属性，而是用Object.getPrototypeof()和Object.setPrototypeOf()，进行原型对象的读写操作。

原型链可以用__proto__很直观地表示。

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var A = {
  name: '张三'
};
var B = {
  name: '李四'
};

var proto = {
  print: function () {
    console.log(this.name);
  }
};

A.__proto__ = proto;
B.__proto__ = proto;

A.print() // 张三
B.print() // 李四

A.print === B.print // true
A.print === proto.print // true
B.print === proto.print // true

上面代码中，A对象和B对象的原型都是proto对象，它们都共享proto对象的print方法。也就是说，A和B的print方法，都是在调用proto对象的print方法。

获取原型对象方法的比较

如前所述，__proto__属性指向当前对象的原型对象，即构造函数的prototype属性。

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var obj = new Object();

obj.__proto__ === Object.prototype
// true
obj.__proto__ === obj.constructor.prototype
// true

上面代码首先新建了一个对象obj，它的__proto__属性，指向构造函数（Object或obj.constructor）的prototype属性。

因此，获取实例对象obj的原型对象，有三种方法。

  • obj.proto
  • obj.constructor.prototype
  • Object.getPrototypeOf(obj)

上面三种方法之中，前两种都不是很可靠。__proto__属性只有浏览器才需要部署，其他环境可以不部署。而obj.constructor.prototype在手动改变原型对象时，可能会失效。

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var P = function () {};
var p = new P();

var C = function () {};
C.prototype = p;
var c = new C();

c.constructor.prototype === p // false

上面代码中，构造函数C的原型对象被改成了p，但是实例对象的c.constructor.prototype却没有指向p。所以，在改变原型对象时，一般要同时设置constructor属性。

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C.prototype = p;
C.prototype.constructor = C;

var c = new C();
c.constructor.prototype === p // true

因此，推荐使用第三种Object.getPrototypeOf方法，获取原型对象。

参考链接：阮一峰-JavaScript教程