原型链继承的实现与缺陷

什么是原型链继承

在JavaScript中，原型链继承是实现对象间继承关系的主要方式。每个JavaScript对象都有一个内部链接指向另一个对象（称为它的原型），而这个原型对象又有自己的原型，依此类推，直到某个对象的原型为null为止。这种链式结构被称为原型链。

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function Parent() {
  this.name = 'parent';
}

Parent.prototype.sayName = function() {
  console.log(this.name);
};

function Child() {
  this.childName = 'child';
}

// 实现原型链继承
Child.prototype = new Parent();

const child = new Child();
child.sayName(); // 输出: parent

原型链继承的实现原理

构造函数、原型和实例的关系：
- 每个构造函数都有一个原型对象(prototype)
- 原型对象包含一个指向构造函数的指针(constructor)
- 实例包含一个指向原型对象的内部指针(__proto__)
继承的实现：
- 通过将子类的原型对象指向父类的实例来实现继承
- 这样就在子类和父类之间建立了原型链
查找机制：
- 当访问实例的属性/方法时，首先在实例自身查找
- 如果找不到，则沿着原型链向上查找
- 直到找到该属性/方法或到达原型链末端(null)

原型链继承的缺陷

引用类型值的共享问题：

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function Parent() {
  this.colors = ['red', 'blue'];
}

function Child() {}

Child.prototype = new Parent();

const child1 = new Child();
child1.colors.push('green');

const child2 = new Child();
console.log(child2.colors); // ['red', 'blue', 'green']

所有子类实例共享同一个父类实例的属性，当属性是引用类型时，一个实例修改会影响所有实例。

无法向父类构造函数传参：

在创建子类实例时，无法向父类构造函数传递参数，因为父类实例化是在设置子类原型时完成的。

原型链断裂问题：

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Child.prototype = new Parent();
// 需要手动修复constructor指向
Child.prototype.constructor = Child;

如果不手动修复，子类实例的constructor会指向父类构造函数。

性能问题：
- 每次创建子类实例时都会执行一次父类构造函数
- 原型链过长会导致属性查找时间增加

改进方案

由于原型链继承存在上述缺陷，实践中通常会结合其他继承方式：

借用构造函数继承(经典继承)：
- 在子类构造函数中调用父类构造函数
- 解决了引用类型共享和传参问题
- 但无法继承父类原型上的方法
组合继承：
- 结合原型链继承和借用构造函数继承
- 既能在实例上拥有独立属性，又能共享方法

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function Parent(name) {
  this.name = name;
  this.colors = ['red', 'blue'];
}

Parent.prototype.sayName = function() {
  console.log(this.name);
};

function Child(name, age) {
  Parent.call(this, name); // 第二次调用Parent
  this.age = age;
}

Child.prototype = new Parent(); // 第一次调用Parent
Child.prototype.constructor = Child;
Child.prototype.sayAge = function() {
  console.log(this.age);
};

寄生组合式继承：
- 目前最理想的继承方式
- 只调用一次父类构造函数
- 保持原型链不变

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function inheritPrototype(child, parent) {
  const prototype = Object.create(parent.prototype);
  prototype.constructor = child;
  child.prototype = prototype;
}

function Parent(name) {
  this.name = name;
}

function Child(name, age) {
  Parent.call(this, name);
  this.age = age;
}

inheritPrototype(Child, Parent);

总结

原型链继承是JavaScript中最基本的继承方式，它通过建立对象间的原型链来实现属性和方法的共享。虽然简单直观，但也存在引用类型共享、无法传参等明显缺陷。在实际开发中，通常会采用组合继承或更优的寄生组合式继承来规避这些问题。理解原型链继承的原理和缺陷，有助于我们更好地掌握JavaScript面向对象编程的核心机制。