ES6 中 Class 的继承

简介

Class 可以通过 extends 关键字实现继承，让子类继承父类的属性和方法。extends 的写法比 ES5 的原型链继承，要清晰和方便很多。

class Point {
}

class ColorPoint extends Point {
}

上面示例中，Point 是父类，ColorPoint 是子类，它通过 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。

class Point { /* ... */ }

class ColorPoint extends Point {
  constructor(x, y, color) {
    super(x, y); // 调用父类的constructor(x, y)
    this.color = color;
  }

  toString() {
    return this.color + ' ' + super.toString(); // 调用父类的toString()
  }
}

上面示例中，constructor() 方法和 toString() 方法内部，都出现了 super 关键字。super 在这里表示父类的构造函数，用来新建一个父类的实例对象。

ES6 规定，子类必须在 constructor() 方法中调用 super()，否则就会报错。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，添加子类自己的实例属性和方法。如果不调用 super() 方法，子类就得不到自己的 this 对象。

class Point { /* ... */ }

class ColorPoint extends Point {
  constructor() {
  }
}

let cp = new ColorPoint(); // ReferenceError

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()，导致新建实例时报错。

为什么子类的构造函数，一定要调用 super()？原因就在于 ES6 的继承机制，与 ES5 完全不同。ES5 的继承机制，是先创造一个独立的子类的实例对象，然后再将父类的方法添加到这个对象上面，即“实例在前，继承在后”。ES6 的继承机制，则是先将父类的属性和方法，加到一个空的对象上面，然后再将该对象作为子类的实例，即“继承在前，实例在后”。这就是为什么 ES6 继承必须先调用 super() 方法，因为这一步会生成一个继承父类的 this 对象，没有这一步就无法继承父类。

这意味着，新建子类实例时，父类的构造函数必定会先运行一次。

class Foo {
  constructor() {
    console.log(1);
  }
}

class Bar extends Foo {
  constructor() {
    super();
    console.log(2);
  }
}

const bar = new Bar();
// 1
// 2

上面示例中，子类 Bar 新建实例时，会输出 1 和 2。原因就是子类构造函数调用 super() 时，会执行一次父类构造函数。

另外，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，必须先完成父类的继承，只有 super() 方法才能让子类实例继承父类。

class Point {
  constructor(x, y) {
    this.x = x;
    this.y = y;
  }
}

class ColorPoint extends Point {
  constructor(x, y, color) {
    this.color = color; // ReferenceError
    super(x, y);
    this.color = color; // 正确
  }
}

上面代码中，子类的 constructor() 方法没有调用 super() 之间，就使用 this 关键字，结果报错，而放在 super() 之后就是正确的。

如果子类没有定义 constructor() 方法，这个方法会默认添加，并且里面会调用 super()。也就是说，不管有没有显式定义，任何一个子类都有 constructor() 方法。

class ColorPoint extends Point {
}

// 等同于
class ColorPoint extends Point {
  constructor(...args) {
    super(...args);
  }
}

有了子类的定义，就可以生成子类的实例了。

let cp = new ColorPoint(25, 8, 'green');

cp instanceof ColorPoint // true
cp instanceof Point // true

私有属性和私有方法的继承

父类所有的属性和方法，都会被子类继承，除了私有的属性和方法。

子类无法继承父类的私有属性，或者说，私有属性只能在定义它的 class 里面使用。

class Foo {
  #p = 1;
  #m() {
    console.log('hello');
  }
}

class Bar extends Foo {
  constructor() {
    super();
    console.log(this.#p); // 报错
    this.#m(); // 报错
  }
}

上面示例中，子类 Bar 调用父类 Foo 的私有属性或私有方法，都会报错。

如果父类定义了私有属性的读写方法，子类就可以通过这些方法，读写私有属性。

class Foo {
  #p = 1;
  getP() {
    return this.#p;
  }
}

class Bar extends Foo {
  constructor() {
    super();
    console.log(this.getP()); // 1
  }
}

上面示例中，getP() 是父类用来读取私有属性的方法，通过该方法，子类就可以读到父类的私有属性。

静态属性和静态方法的继承

父类的静态属性和静态方法，也会被子类继承。

class A {
  static hello() {
    console.log('hello world');
  }
}

class B extends A {
}

B.hello()  // hello world

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。

注意，静态属性是通过浅拷贝实现继承的。

class A { static foo = 100; }
class B extends A {
  constructor() {
    super();
    B.foo--;
  }
}

const b = new B();
B.foo // 99
A.foo // 100

上面示例中，foo 是 A 类的静态属性，B 类继承了 A 类，因此也继承了这个属性。但是，在 B 类内部操作 B.foo 这个静态属性，影响不到 A.foo，原因就是 B 类继承静态属性时，会采用浅拷贝，拷贝父类静态属性的值，因此 A.foo 和 B.foo 是两个彼此独立的属性。

但是，由于这种拷贝是浅拷贝，如果父类的静态属性的值是一个对象，那么子类的静态属性也会指向这个对象，因为浅拷贝只会拷贝对象的内存地址。

class A {
  static foo = { n: 100 };
}

class B extends A {
  constructor() {
    super();
    B.foo.n--;
  }
}

const b = new B();
B.foo.n // 99
A.foo.n // 99

上面示例中，A.foo 的值是一个对象，浅拷贝导致 B.foo 和 A.foo 指向同一个对象。所以，子类 B 修改这个对象的属性值，会影响到父类 A。

Object.getPrototypeOf()

Object.getPrototypeOf() 方法可以用来从子类上获取父类。

class Point { /*...*/ }

class ColorPoint extends Point { /*...*/ }

Object.getPrototypeOf(ColorPoint) === Point
// true

因此，可以使用这个方法判断，一个类是否继承了另一个类。

super 关键字

super 这个关键字，既可以当做函数使用，也可以当做对象使用。在这两种情况下，它的用法完全不同。

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。

class A {}

class B extends A {
  constructor() {
    super();
  }
}

调用 super() 的作用是形成子类的 this 对象，把父类的实例属性和方法放到这个 this 对象上面。子类在调用 super() 之前，是没有 this 对象的，任何对 this 的操作都要放在 super() 的后面。

注意，这里的 super 虽然代表了父类的构造函数，但是因为返回的是子类的 this（即子类的实例对象），所以 super 内部的 this 代表子类的示例，而不是父类的实例，这里的 super() 相当于 A.prototype.constructor.call(this)（在子类的 this 上运行父类的构造函数）。

class A {
  constructor() {
    console.log(new.target.name);
  }
}
class B extends A {
  constructor() {
    super();
  }
}
new A() // A
new B() // B

上面示例中，new.target 指向当前正在执行的函数。可以看到，在 super() 执行时（new B()），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。

不过，由于 super() 在子类构造方法中执行时，子类的属性和方法还没有绑定到 this，所以如果存在同名属性，此时拿到的是父类的属性。

class A {
  name = 'A';
  constructor() {
    console.log('My name is ' + this.name);
  }
}

class B extends A {
  name = 'B';
}

const b = new B(); // My name is A

上面示例中，最后一行输出的是 A，而不是 B，原因就在于 super() 执行时，B 的 name 属性还没有绑定到 this，所以 this.name 拿到的是 A 类的 name 属性。

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。

class A {}

class B extends A {
  m() {
    super(); // 报错
  }
}

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。

class A {
  p() {
    return 2;
  }
}

class B extends A {
  constructor() {
    super();
    console.log(super.p()); // 2
  }
}

let b = new B();

上面代码中，子类 B 中的 super.p()，就是将 super 当做一个对象使用。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()。

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。

class A {
  constructor() {
    this.p = 2;
  }
}

class B extends A {
  get m() {
    return super.p;
  }
}

let b = new B();
b.m // undefined

上面代码中，p 是父类 A 实例的属性，super.p 就引用不到它。

如果属性定义在父类的原型对象上，super 就可以取到。

class A {}
A.prototype.x = 2;

class B extends A {
  constructor() {
    super();
    console.log(super.x) // 2
  }
}

let b = new B();

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。

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 指向当前子类实例。

class A {
  constructor() {
    this.x = 1;
  }
  print() {
    console.log(this.x);
  }
}

class B extends A {
  constructor() {
    super();
    this.x = 2;
  }
  m() {
    super.print();
  }
}

let b = new B();
b.m() // 2

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)。

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。

class A {
  constructor() {
    this.x = 1;
  }
}

class B extends A {
  constructor() {
    super();
    this.x = 2;
    super.x = 3;
    console.log(super.x); // undefined
    console.log(this.x); // 3
  }
}

let b = new B();

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。

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。

class Parent {
  static myMethod(msg) {
    console.log('static', msg);
  }

  myMethod(msg) {
    console.log('instance', msg);
  }
}

class Child extends Parent {
  static myMethod(msg) {
    super.myMethod(msg);
  }

  myMethod(msg) {
    super.myMethod(msg);
  }
}

Child.myMethod(1); // static 1

var child = new Child();
child.myMethod(2); // instance 2

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。

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。

class A {
  constructor() {
    this.x = 1;
  }
  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

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。

注意，使用 super 的时候，必须显示指定是作为函数，还是作为对象使用，否则会报错。

class A {}

class B extends A {
  constructor() {
    super();
    console.log(super); // 报错
  }
}

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。

class A {}

class B extends A {
  constructor() {
    super();
    console.log(super.valueOf() instanceof B); // true
  }
}

let b = new B();

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。

提示

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。

var obj = {
  toString() {
    return "MyObject: " + super.toString();
  }
};

obj.toString(); // MyObject: [object Object]

类的 prototype 属性和 proto 属性

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。

子类的 __proto__ 属性，表示构造函数的继承，总是指向父类。
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。

class A {
}

class B extends A {
}

B.__proto__ === A // true
B.prototype.__proto__ === A.prototype // true

这样的结果是因为，类的继承是按照下面的模式实现的：

class A {
}

class B {
}

// B 的实例继承 A 的实例
Object.setPrototypeOf(B.prototype, A.prototype);

// B 继承 A 的静态属性
Object.setPrototypeOf(B, A);

const b = new B();

Object.setPrototypeOf 方法的实现是：

Object.setPrototypeOf = function (obj, proto) {
  obj.__proto__ = proto;
  return obj;
}

因此就得到了上面的结果：

Object.setPrototypeOf(B.prototype, A.prototype);
// 等同于
B.prototype.__proto__ = A.prototype;

Object.setPrototypeOf(B, A);
// 等同于
B.__proto__ = A;

这两条继承连，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（A）的原型对象的实例。

B.prototype = Object.create(A.prototype);
// 等同于
B.prototype.__proto__ = A.prototype;

extends 关键字后面可以跟多种类型的值。

class B extends A {
}

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。

下面，讨论两种情况。第一种，子类继承 Object 类。

class A extends Object {
}

A.__proto__ === Object // true
A.prototype.__proto__ === Object.prototype // true

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。

第二种情况，不存在任何继承。

class A {
}

A.__proto__ === Function.prototype // true
A.prototype.__proto__ === Object.prototype // true

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。

实例的 proto 属性

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。

var p1 = new Point(2, 3);
var p2 = new ColorPoint(2, 3, 'red');

p2.__proto__ === p1.__proto__ // false
p2.__proto__.__proto__ === p1.__proto__ // true

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。

因此，通过子类实例的 __proto__.__proto__ 属性，可以修改父类实例的行为。

p2.__proto__.__proto__.printName = function () {
  console.log('Ha');
};

p1.printName() // "Ha"

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。

原生构造函数的继承

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：

Boolean()
Number()
String()
Array()
Date()
Function()
RegExp()
Error()
Object()

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。

function MyArray() {
  Array.apply(this, arguments);
}

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。

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。

下面的例子中，我们想让一个普通对象继承 Error 对象。

var e = {};

Object.getOwnPropertyNames(Error.call(e))
// [ 'stack' ]

Object.getOwnPropertyNames(e)
// []

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。这证明饿了 Error.call(e) 这种写法，无法继承原生构造函数。

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：

class MyArray extends Array {
  constructor(...args) {
    super(...args);
  }
}

var arr = new MyArray();
arr[0] = 12;
arr.length // 1

arr.length = 0;
arr[0] // undefined

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。

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：

class VersionedArray extends Array {
  constructor() {
    super();
    this.history = [[]];
  }
  commit() {
    this.history.push(this.slice());
  }
  revert() {
    this.splice(0, this.length, ...this.history[this.history.length - 1]);
  }
}

var x = new VersionedArray();

x.push(1);
x.push(2);
x // [1, 2]
x.history // [[]]

x.commit();
x.history // [[], [1, 2]]

x.push(3);
x // [1, 2, 3]
x.history // [[], [1, 2]]

x.revert();
x // [1, 2]

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。

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。

class ExtendableError extends Error {
  constructor(message) {
    super();
    this.message = message;
    this.stack = (new Error()).stack;
    this.name = this.constructor.name;
  }
}

class MyError extends ExtendableError {
  constructor(m) {
    super(m);
  }
}

var myerror = new MyError('ll');
myerror.message // "ll"
myerror instanceof Error // true
myerror.name // "MyError"
myerror.stack
// Error
//     at MyError.ExtendableError
//     ...

注意，继承 Object 的子类，有一个行为差异。

class NewObj extends Object{
  constructor(){
    super(...arguments);
  }
}
var o = new NewObj({attr: true});
o.attr === true  // false

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。

Mixin 模式的实现

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：

const a = {
  a: 'a'
};
const b = {
  b: 'b'
};
const c = {...a, ...b}; // {a: 'a', b: 'b'}

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。

下面是一个更完备的实现，将多个类的接口“混入”（mixin）另一个类。

function mix(...mixins) {
  class Mix {
    constructor() {
      for (let mixin of mixins) {
        copyProperties(this, new mixin()); // 拷贝实例属性
      }
    }
  }

  for (let mixin of mixins) {
    copyProperties(Mix, mixin); // 拷贝静态属性
    copyProperties(Mix.prototype, mixin.prototype); // 拷贝原型属性
  }

  return Mix;
}

function copyProperties(target, source) {
  for (let key of Reflect.ownKeys(source)) {
    if ( key !== 'constructor'
      && key !== 'prototype'
      && key !== 'name'
    ) {
      let desc = Object.getOwnPropertyDescriptor(source, key);
      Object.defineProperty(target, key, desc);
    }
  }
}

上面代码的 mix 函数，可以将多个对象合成一个类。使用的时候，只要继承这个类即可：

class DistributedEdit extends mix(Loggable, Serializable) {
  // ...
}

ES6 中 Class 的继承 ​

简介 ​

私有属性和私有方法的继承 ​

静态属性和静态方法的继承 ​

Object.getPrototypeOf() ​

super 关键字 ​

类的 prototype 属性 和 __proto__ 属性 ​

实例的 __proto__ 属性 ​

原生构造函数的继承 ​

Mixin 模式的实现 ​