Class 继承与 super

原文：https://javascript.info/class-inheritance

补档，首发于 segmentfault：https://segmentfault.com/a/1190000015565616

class 可以 extends 自另一个 class。这是一个不错的语法，技术上基于原型继承。

要继承一个对象，需要在 {..} 前指定 extends 和父对象。

这个 Rabbit 继承自 Animal：

class Animal {
  constructor(name) {
    this.speed = 0;
    this.name = name;
  }

  run(speed) {
    this.speed += speed;
    alert(`${this.name} runs with speed ${this.speed}.`);
  }

  stop() {
    this.speed = 0;
    alert(`${this.name} stopped.`);
  }
}

// Inherit from Animal
class Rabbit extends Animal {
  hide() {
    alert(`${this.name} hides!`);
  }
}

let rabbit = new Rabbit("White Rabbit");

rabbit.run(5); // White Rabbit runs with speed 5.
rabbit.hide(); // White Rabbit hides!

如你所见，如你所想，extend 关键字实际上是在 Rabbit.prototype 添加 [Prototype]]，引用到 Animal.prototype。

所以现在 rabbit 既可以访问它自己的方法，也可以访问 Animal 的方法。

`extends` 后可跟表达式

Class 语法的 extends 后接的不限于指定一个类，更可以是表达式。

例如一个生成父类的函数：

function f(phrase) {
  return class {
    sayHi() {
      alert(phrase);
    }
  };
}

class User extends f("Hello") {}

new User().sayHi(); // Hello

例子中，class User 继承了 f(‘Hello’)返回的结果。

对于高级编程模式，当我们使用的类是根据许多条件使用函数来生成时，这就很有用。

重写一个方法

现在让我们进入下一步，重写一个方法。到目前为止，Rabbit 从 Animal 继承了 stop 方法，this.speed = 0。

如果我们在 Rabbit 中指定了自己的 stop，那么会被优先使用：

class Rabbit extends Animal {
  stop() {
    // ...this will be used for rabbit.stop()
  }
}

…但通常我们不想完全替代父方法，而是在父方法的基础上调整或扩展其功能。我们进行一些操作，让它之前/之后或在过程中调用父方法。

Class 为此提供 super关键字。

使用 super.method(...) 调用父方法。
使用 super(...) 调用父构造函数（仅在 constructor 函数中）。

例如，让兔子在 stop 时自动隐藏：

class Animal {
  constructor(name) {
    this.speed = 0;
    this.name = name;
  }

  run(speed) {
    this.speed += speed;
    alert(`${this.name} runs with speed ${this.speed}.`);
  }

  stop() {
    this.speed = 0;
    alert(`${this.name} stopped.`);
  }
}

class Rabbit extends Animal {
  hide() {
    alert(`${this.name} hides!`);
  }

  stop() {
    super.stop(); // call parent stop
    this.hide(); // and then hide
  }
}

let rabbit = new Rabbit("White Rabbit");

rabbit.run(5); // White Rabbit runs with speed 5.
rabbit.stop(); // White Rabbit stopped. White rabbit hides!

现在，Rabbit 的 stop 方法通过 super.stop() 调用父类的方法。

箭头函数无 `super`

正如在 arrow-functions 一章中提到，箭头函数没有 super。

它会从外部函数中获取 super。例如：

class Rabbit extends Animal {
  stop() {
    setTimeout(() => super.stop(), 1000); // call parent stop after 1sec
  }
}

箭头函数中的 super 与 stop() 中的相同，所以它按预期工作。如果我们在这里用普通函数，便会报错：

// Unexpected super
setTimeout(function () {
  super.stop();
}, 1000);

重写构造函数

对于构造函数来说，这有点棘手 tricky。

直到现在，Rabbit 都没有自己的 constructor。 Till now, Rabbit did not have its own constructor.

根据规范，如果一个类扩展了另一个类并且没有 constructor ，那么会自动生成如下 constructor：

class Rabbit extends Animal {
  // generated for extending classes without own constructors

  constructor(...args) {
    super(...args);
  }
}

我们可以看到，它调用了父 constructor 传递所有参数。如果我们不自己写构造函数，就会发生这种情况。

现在我们将一个自定义构造函数添加到 Rabbit 中。除了name，我们还会设置 earLength：

class Animal {
  constructor(name) {
    this.speed = 0;
    this.name = name;
  }
  // ...
}

class Rabbit extends Animal {
  constructor(name, earLength) {
    this.speed = 0;
    this.name = name;
    this.earLength = earLength;
  }

  // ...
}

// Doesn't work!
let rabbit = new Rabbit("White Rabbit", 10); // Error: this is not defined.

哎呦出错了！现在我们不能生成兔子了，为什么呢？

简单来说：继承类中的构造函数必须调用 super（...），(!)并且在使用 this 之前执行它。

…但为什么？这是什么情况？嗯…这个要求看起来确实奇怪。

现在我们探讨细节，让你真正理解其中缘由 ——

在 JavaScript 中，继承了其他类的构造函数比较特殊。在继承类中，相应的构造函数被标记为特殊的内部属性 [[ConstructorKind]]：“derived”。

区别在于：

当一个普通的构造函数运行时，它会创建一个空对象作为 this，然后继续运行。
但是当派生的构造函数运行时，与上面说的不同，它指望父构造函数来完成这项工作。

所以如果我们正在构造我们自己的构造函数，那么我们必须调用 super，否则具有 this 的对象将不被创建，并报错。

对于 Rabbit 来说，我们需要在使用 this 之前调用 super()，如下所示：

class Animal {
  constructor(name) {
    this.speed = 0;
    this.name = name;
  }

  // ...
}

class Rabbit extends Animal {
  constructor(name, earLength) {
    super(name);

    this.earLength = earLength;
  }

  // ...
}

// now fine
let rabbit = new Rabbit("White Rabbit", 10);
alert(rabbit.name); // White Rabbit
alert(rabbit.earLength); // 10

Super 的实现与 [[HomeObject]]

让我们再深入理解 super 的底层实现，我们会看到一些有趣的事情。

首先要说的是，以我们迄今为止学到的知识来看，实现 super 是不可能的。

那么思考一下，这是什么原理？当一个对象方法运行时，它将当前对象作为 this。如果我们调用 super.method()，那么如何检索 method？很容易想到，我们需要从当前对象的原型中取出 method。从技术上讲，我们（或 JavaScript 引擎）可以做到这一点吗？

也许我们可以从 this 的 [[Prototype]] 中获得方法，this.__proto__.method 这样？对不起，这是行不通的。

试着证明一下，我们不用通过类，而是直接写一个对象模拟这种情况。

在这里，rabbit.eat() 调用父对象的 animal.eat() 方法：

let animal = {
  name: "Animal",
  eat() {
    alert(`${this.name} eats.`);
  },
};

let rabbit = {
  __proto__: animal,
  name: "Rabbit",
  eat() {
    // that's how super.eat() could presumably work
    this.__proto__.eat.call(this); // (*)
  },
};

rabbit.eat(); // Rabbit eats.

在 (*) 这一行，我们从原型（animal）中取出 eat，并以当前对象的上下文中调用它。请注意，.call(this) 在这里很重要，因为只写 this.__proto__.eat() 的话 eat 的调用对象将会是 animal，而不是当前对象。

以上代码的 alert 是正确的。

但是现在让我们再添加一个对象到原型链中，就要出事了：

let animal = {
  name: "Animal",
  eat() {
    alert(`${this.name} eats.`);
  },
};

let rabbit = {
  __proto__: animal,
  eat() {
    // ...bounce around rabbit-style and call parent (animal) method
    this.__proto__.eat.call(this); // (*)
  },
};

let longEar = {
  __proto__: rabbit,
  eat() {
    // ...do something with long ears and call parent (rabbit) method
    this.__proto__.eat.call(this); // (**)
  },
};

longEar.eat(); // Error: Maximum call stack size exceeded

噢，完蛋！调用 longEar.eat() 报错了！

这原因一眼可能看不透，但如果我们跟踪 longEar.eat() 调用，大概就知道为什么了。在 (*) 和 (**) 两行中， this 的值是当前对象(longEar)。重点来了：所有方法都将当前对象作为 this，而不是原型或其他东西。

因此，在两行 (*) 和 (**) 中，this.__proto__ 的值都是 rabbit。他们都调用了 rabbit.eat，于是就这么无限循环下去。

情况如图：

1.在 longEar.eat() 里面，(**) 行中调用了 rabbit.eat，并且this = longEar。 js // inside longEar.eat() we have this = longEar this.__proto__.eat.call(this) // (**) // becomes longEar.__proto__.eat.call(this) // that is rabbit.eat.call(this); 2.然后在rabbit.eat的 (*) 行中，我们希望传到原型链的下一层，但是 this = longEar，所以 this .__ proto __.eat又是 rabbit.eat！

```js
// inside rabbit.eat() we also have this = longEar
this.__proto__.eat.call(this) // (*)
// becomes
longEar.__proto__.eat.call(this)
// or (again)
rabbit.eat.call(this);
```

3. …因此 rabbit.eat 在无尽循环调动，无法进入下一层。

这个问题不能简单使用 this 解决。

`[[HomeObject]]`

为了提供解决方案，JavaScript 为函数添加了一个特殊的内部属性：[[HomeObject]]。

当函数被指定为类或对象方法时，其 [[HomeObject]] 属性为该对象。

这实际上违反了 unbind 函数的思想，因为方法记住了它们的对象。并且 [[HomeObject]] 不能被改变，所以这是永久 bind（绑定）。所以在 JavaScript 这是一个很大的变化。

但是这种改变是安全的。 [[HomeObject]] 仅用于在 super 中获取下一层原型。所以它不会破坏兼容性。

让我们来看看它是如何在 super 中运作的：

let animal = {
  name: "Animal",
  eat() {
    // [[HomeObject]] == animal
    alert(`${this.name} eats.`);
  },
};

let rabbit = {
  __proto__: animal,
  name: "Rabbit",
  eat() {
    // [[HomeObject]] == rabbit
    super.eat();
  },
};

let longEar = {
  __proto__: rabbit,
  name: "Long Ear",
  eat() {
    // [[HomeObject]] == longEar
    super.eat();
  },
};

longEar.eat(); // Long Ear eats.

每个方法都会在内部 [[HomeObject]] 属性中记住它的对象。然后 super 使用它来解析原型。

在类和普通对象中定义的方法中都定义了 [[HomeObject]]，但是对于对象，必须使用：method() 而不是 "method: function()"。

在下面的例子中，使用非方法语法（non-method syntax）进行比较。这么做没有设置 [[HomeObject]] 属性，继承也不起作用：

let animal = {
  eat: function () {
    // should be the short syntax: eat() {...}
    // ...
  },
};

let rabbit = {
  __proto__: animal,
  eat: function () {
    super.eat();
  },
};

rabbit.eat(); // Error calling super (because there's no [[HomeObject]])

静态方法和继承

class 语法也支持静态属性的继承。

例如：

class Animal {
  constructor(name, speed) {
    this.speed = speed;
    this.name = name;
  }

  run(speed = 0) {
    this.speed += speed;
    alert(`${this.name} runs with speed ${this.speed}.`);
  }

  static compare(animalA, animalB) {
    return animalA.speed - animalB.speed;
  }
}

// Inherit from Animal
class Rabbit extends Animal {
  hide() {
    alert(`${this.name} hides!`);
  }
}

let rabbits = [new Rabbit("White Rabbit", 10), new Rabbit("Black Rabbit", 5)];

rabbits.sort(Rabbit.compare);

rabbits[0].run(); // Black Rabbit runs with speed 5.

现在我们可以调用 Rabbit.compare，假设继承的 Animal.compare 将被调用。

它是如何工作的？再次使用原型。正如你猜到的那样，extends 同样给 Rabbit 提供了引用到 Animal的 [Prototype]。

所以，Rabbit 函数现在继承 Animal 函数。Animal 自带引用到 Function.prototype 的 [[Prototype]]（因为它不 extend 其他类）。

看看这里：

class Animal {}
class Rabbit extends Animal {}

// for static propertites and methods
alert(Rabbit.__proto__ === Animal); // true

// and the next step is Function.prototype
alert(Animal.__proto__ === Function.prototype); // true

// that's in addition to the "normal" prototype chain for object methods
alert(Rabbit.prototype.__proto__ === Animal.prototype);

这样 Rabbit 可以访问 Animal 的所有静态方法。

在内置对象中没有静态继承

请注意，内置类没有静态 [[Prototype]] 引用。例如，Object 具有 Object.defineProperty，Object.keys等方法，但 Array，Date 不会继承它们。

Date 和 Object 的结构：

Date 和 Object 之间毫无关联，他们独立存在，不过 Date.prototype 继承于 Object.prototype，仅此而已。

造成这个情况是因为 JavaScript 在设计初期没有考虑使用 class 语法和继承静态方法。

原生拓展

Array，Map 等内置类也可以扩展。

举个例子，PowerArray 继承自原生 Array：

// add one more method to it (can do more)
class PowerArray extends Array {
  isEmpty() {
    return this.length === 0;
  }
}

let arr = new PowerArray(1, 2, 5, 10, 50);
alert(arr.isEmpty()); // false

let filteredArr = arr.filter((item) => item >= 10);
alert(filteredArr); // 10, 50
alert(filteredArr.isEmpty()); // false

请注意一件非常有趣的事情。像 filter，map 和其他内置方法 - 返回新的继承类型的对象。他们依靠 constructor 属性来做到这一点。

在上面的例子中，

arr.constructor === PowerArray;

所以当调用 arr.filter() 时，它自动创建新的结果数组，就像 new PowerArray 一样，于是我们可以继续使用 PowerArray 的方法。

我们甚至可以自定义这种行为。如果存在静态 getter Symbol.species，返回新建对象使用的 constructor。

下面的例子中，由于 Symbol.species 的存在，map，filter等内置方法将返回普通的数组：

class PowerArray extends Array {
  isEmpty() {
    return this.length === 0
  }

  // built-in methods will use this as the constructor
  static get [Symbol.species]() {
    return Array
  }
}

let arr = new PowerArray(1, 2, 5, 10, 50)
alert(arr.isEmpty()) // false

// filter creates new array using arr.constructor[Symbol.species] as constructor
let filteredArr = arr.filter(item => item >= 10)

// filteredArr is not PowerArray, but Array

alert(filteredArr.isEmpty()) // Error: filteredArr.isEmpty is not a function

我们可以在其他 key 使用 Symbol.species，可以用于剥离结果值中的无用方法，或是增加其他方法。

extends 后可跟表达式