В программировании мы часто хотим взять что-то и расширить.
Например, у нас есть объект user со своими свойствами и методами, и мы хотим создать объекты admin и guest как его слегка изменённые варианты. Мы хотели бы повторно использовать то, что есть у объекта user, не копировать/переопределять его методы, а просто создать новый объект на его основе.
Прототипное наследование — это возможность языка, которая помогает в этом.
PROTOTYPE
В JavaScript объекты имеют специальное скрытое свойство [[Prototype]] (так оно названо в спецификации), которое либо равно null, либо ссылается на другой объект. Этот объект называется «прототип»:
Прототип даёт нам немного «магии». Когда мы хотим прочитать свойство из object, а оно отсутствует, JavaScript автоматически берёт его из прототипа. В программировании такой механизм называется «прототипным наследованием». Многие интересные возможности языка и техники программирования основываются на нём.
Свойство [[Prototype]] является внутренним и скрытым, но есть много способов задать его.
Как мы помним, новые объекты могут быть созданы с помощью функции-конструктора new F().
Если в F.prototype содержится объект, оператор new устанавливает его в качестве [[Prototype]] для нового объекта.
Обратите внимание, что F.prototype означает обычное свойство с именем "prototype" для F. Это ещё не «прототип объекта», а обычное свойство F с таким именем.
У каждой функции по умолчанию уже есть свойство "prototype".
По умолчанию "prototype" – объект с единственным свойством constructor, которое ссылается на функцию-конструктор.
В этой главе мы кратко описали способ задания [[Prototype]] для объектов, создаваемых с помощью функции-конструктора. Позже мы рассмотрим, как можно использовать эту возможность.
Всё достаточно просто. Выделим основные моменты:
- Свойство F.prototype (не путать с [[Prototype]]) устанавливает[[Prototype]] для новых объектов при вызове new F().
- Значение F.prototype должно быть либо объектом, либо null. Другие значения не будут работать.
- Свойство "prototype" является особым, только когда оно назначено функции-конструктору, которая вызывается оператором new.
Свойство "prototype" широко используется внутри самого языка JavaScript. Все встроенные функции-конструкторы используют его.
Сначала мы рассмотрим детали, а затем используем "prototype" для добавления встроенным объектам новой функциональности.
Когда вызывается new Object() (или создаётся объект с помощью литерала {...}), свойство [[Prototype]] этого объекта устанавливается на Object.prototype по правилам, которые мы обсуждали в предыдущей главе
Другие встроенные прототипы
Другие встроенные объекты, такие как Array, Date, Function и другие, также хранят свои методы в прототипах.
Например, при создании массива [1, 2, 3] внутренне используется конструктор массива Array. Поэтому прототипом массива становится Array.prototype, предоставляя ему свои методы. Это позволяет эффективно использовать память.
Согласно спецификации, наверху иерархии встроенных прототипов находится Object.prototype. Поэтому иногда говорят, что «всё наследует от объектов».
Некоторые методы в прототипах могут пересекаться, например, у Array.prototype есть свой метод toString, который выводит элементы массива через запятую
Как мы видели ранее, у Object.prototype есть свой метод toString, но так как Array.prototype ближе в цепочке прототипов, то берётся именно вариант для массивов
Другие встроенные объекты устроены аналогично. Даже функции – они объекты встроенного конструктора Function, и все их методы (call/apply и другие) берутся из Function.prototype. Также у функций есть свой метод toString.
Примитивы
Самое сложное происходит со строками, числами и булевыми значениями.
Как мы помним, они не объекты. Но если мы попытаемся получить доступ к их свойствам, то тогда будет создан временный объект-обёртка с использованием встроенных конструкторов String, Number и Boolean, который предоставит методы и после этого исчезнет.
Эти объекты создаются невидимо для нас, и большая часть движков оптимизирует этот процесс, но спецификация описывает это именно таким образом. Методы этих объектов также находятся в прототипах, доступных как String.prototype, Number.prototype и Boolean.prototype.
В течение процесса разработки у нас могут возникнуть идеи о новых встроенных методах, которые нам хотелось бы иметь, и искушение добавить их во встроенные прототипы. Это плохая идея.
В современном программировании есть только один случай, в котором одобряется изменение встроенных прототипов. Это создание полифилов.
Полифил – это термин, который означает эмуляцию метода, который существует в спецификации JavaScript, но ещё не поддерживается текущим движком JavaScript.
Тогда мы можем реализовать его сами и добавить во встроенный прототип.
В первой главе этого раздела мы упоминали, что существуют современные методы работы с прототипами.
Свойство __proto__ считается устаревшим, и по стандарту оно должно поддерживаться только браузерами.
Современные же методы это:
- Object.create(proto, [descriptors]) – создаёт пустой объект со свойством [[Prototype]], указанным как proto, и необязательными дескрипторами свойств descriptors.
- Object.getPrototypeOf(obj) – возвращает свойство [[Prototype]] объекта obj.
- Object.setPrototypeOf(obj, proto) – устанавливает свойство [[Prototype]] объекта obj как proto.
Эти методы нужно использовать вместо __proto__.
У Object.create есть необязательный второй аргумент: дескрипторы свойств. Мы можем добавить дополнительное свойство новому объекту
Краткая история
Если пересчитать все способы управления прототипом, то их будет много! И многие из них делают одно и то же!
Почему так?
В силу исторических причин.
Свойство "prototype" функции-конструктора существует с совсем давних времён.
Позднее, в 2012 году, в стандарте появился метод Object.create. Это давало возможность создавать объекты с указанным прототипом, но не позволяло устанавливать/получать его. Тогда браузеры реализовали нестандартный аксессор __proto__, который позволил устанавливать/получать прототип в любое время.
Позднее, в 2015 году, в стандарт были добавлены Object.setPrototypeOf и Object.getPrototypeOf, заменяющие собой аксессор __proto__, который упоминается в Приложении Б стандарта, которое не обязательно к поддержке в небраузерных окружениях. При этом де-факто __proto__ всё ещё поддерживается везде.
В итоге сейчас у нас есть все эти способы для работы с прототипом.
Как мы знаем, объекты можно использовать как ассоциативные массивы для хранения пар ключ/значение.
…Но если мы попробуем хранить созданные пользователями ключи (например, словари с пользовательским вводом), мы можем заметить интересный сбой: все ключи работают как ожидается, за исключением "__proto__".
Итого:
Современные способы установки и прямого доступа к прототипу это:
- Object.create(proto[, descriptors]) – создаёт пустой объект со свойством [[Prototype]], указанным как proto (может быть null), и необязательными дескрипторами свойств.
- Object.getPrototypeOf(obj) – возвращает свойство [[Prototype]] объекта obj (то же самое, что и геттер __proto__).
- Object.setPrototypeOf(obj, proto) – устанавливает свойство [[Prototype]] объекта obj как proto (то же самое, что и сеттер __proto__).
Встроенный геттер/сеттер __proto__ не безопасен, если мы хотим использовать созданные пользователями ключи в объекте. Как минимум потому, что пользователь может ввести "__proto__" как ключ, от чего может возникнуть ошибка. Если повезёт – последствия будут лёгкими, но, вообще говоря, они непредсказуемы.
Так что мы можем использовать либо Object.create(null) для создания «простейшего» объекта, либо использовать коллекцию Map.
Кроме этого, Object.create даёт нам лёгкий способ создать поверхностную копию объекта со всеми дескрипторами.
Мы также ясно увидели, что __proto__ – это геттер/сеттер для свойства [[Prototype]], и находится он в Object.prototype, как и другие методы.
Мы можем создавать объекты без прототипов с помощью Object.create(null). Такие объекты можно использовать как «чистые словари», у них нет проблем с использованием строки "__proto__" в качестве ключа.
Ещё методы:
- Object.keys(obj) / Object.values(obj) / Object.entries(obj) – возвращают массив всех перечисляемых собственных строковых ключей/значений/пар ключ-значение.
- Object.getOwnPropertySymbols(obj) – возвращает массив всех собственных символьных ключей.
- Object.getOwnPropertyNames(obj) – возвращает массив всех собственных строковых ключей.
- Reflect.ownKeys(obj) – возвращает массив всех собственных ключей.
- obj.hasOwnProperty(key): возвращает true, если у obj есть собственное (не унаследованное) свойство с именем key.
Все методы, которые возвращают свойства объектов (такие как Object.keys и другие), возвращают «собственные» свойства. Если мы хотим получить и унаследованные, можно воспользоваться циклом for..in.