JavaScripti prototüüpide ahela paljastamine: pärilusmustrid ja objektide loomine

JavaScript on oma olemuselt dünaamiline ja mitmekülgne keel, mis on veebi toetanud aastakümneid. Kuigi paljud arendajad on tuttavad selle funktsionaalsete aspektide ja ECMAScript 6 (ES6) ja uuemate versioonidega sisse toodud kaasaegse süntaksiga, on selle aluseks olevate mehhanismide mõistmine keele tõeliseks valdamiseks ülioluline. Üks kõige fundamentaalsemaid, kuid sageli valesti mõistetud kontseptsioone on prototüüpide ahel. See postitus selgitab prototüüpide ahelat, uurides, kuidas see hõlbustab objektide loomist ja võimaldab erinevaid pärilusmustreid, pakkudes globaalset perspektiivi arendajatele üle maailma.

Alus: objektid ja omadused JavaScriptis

Enne prototüüpide ahelasse süvenemist loome alusmõistmise sellest, kuidas objektid JavaScriptis töötavad. JavaScriptis on peaaegu kõik objekt. Objektid on võtme-väärtuse paaride kogumid, kus võtmed on omaduste nimed (tavaliselt stringid või sümbolid) ja väärtused võivad olla mis tahes andmetüüpi, sealhulgas teised objektid, funktsioonid või primitiivsed väärtused.

Vaatleme lihtsat objekti:

            const person = {
  name: "Alice",
  age: 30,
  greet: function() {
    console.log(`Hello, my name is ${this.name}.`);
  }
};

console.log(person.name); // Output: Alice
person.greet();        // Output: Hello, my name is Alice.

            

              
                Copy
              
            
          

Kui pöördute objekti omaduse poole, näiteks person.name, otsib JavaScript seda omadust esmalt otse objektilt endalt. Kui ta seda ei leia, ei peatu ta seal. Siin tulebki mängu prototüüpide ahel.

Mis on prototüüp?

Igal JavaScripti objektil on sisemine omadus, mida sageli nimetatakse [[Prototype]], mis viitab teisele objektile. Seda teist objekti nimetatakse algse objekti prototüübiks. Kui proovite objektilt omadusele juurde pääseda ja seda omadust ei leita otse objektilt, otsib JavaScript seda objekti prototüübilt. Kui seda sealt ei leita, vaatab see prototüübi prototüüpi ja nii edasi, moodustades ahela.

See ahel jätkub, kuni JavaScript kas leiab omaduse või jõuab ahela lõppu, mis on tavaliselt Object.prototype, mille [[Prototype]] on null. Seda mehhanismi tuntakse kui prototüübilist pärilust.

Prototüübile juurdepääs

Kuigi [[Prototype]] on sisemine pesa, on objekti prototüübiga suhtlemiseks kaks peamist viisi:

• Object.getPrototypeOf(obj): See on standardne ja soovitatav viis objekti prototüübi saamiseks.
• obj.__proto__: See on iganenud, kuid laialdaselt toetatud mittestandardne omadus, mis tagastab samuti prototüübi. Üldiselt on parema ühilduvuse ja standarditele vastavuse huvides soovitatav kasutada Object.getPrototypeOf().

const person = {
  name: "Alice"
};

const personPrototype = Object.getPrototypeOf(person);
console.log(personPrototype === Object.prototype); // Output: true

// Using the deprecated __proto__
console.log(person.__proto__ === Object.prototype); // Output: true

Prototüüpide ahel tegevuses

Prototüüpide ahel on sisuliselt seotud loend objektidest. Kui proovite omadusele juurde pääseda (hankida, seada või kustutada), läbib JavaScript selle ahela:

1. JavaScript kontrollib, kas omadus eksisteerib otse objektil endal.
2. Kui seda ei leita, kontrollib see objekti prototüüpi (obj.[[Prototype]]).
3. Kui seda ikka ei leita, kontrollib see prototüübi prototüüpi ja nii edasi.
4. See jätkub, kuni omadus leitakse või ahel lõpeb objektiga, mille prototüüp on null (tavaliselt Object.prototype).

Illustreerime seda näitega. Kujutage ette, et meil on baaskonstruktori funktsioon `Animal` ja seejärel konstruktori funktsioon `Dog`, mis pärib `Animal`-ist.

// Konstruktori funktsioon Animal jaoks
function Animal(name) {
  this.name = name;
}

Animal.prototype.speak = function() {
  console.log(`${this.name} makes a sound.`);
};

// Konstruktori funktsioon Dog jaoks
function Dog(name, breed) {
  Animal.call(this, name); // Kutsu vanema konstruktorit
  this.breed = breed;
}

// Prototüüpide ahela seadistamine: Dog.prototype pärib Animal.prototype'ist
Dog.prototype = Object.create(Animal.prototype);
Dog.prototype.constructor = Dog; // Paranda konstruktori omadus

Dog.prototype.bark = function() {
  console.log(`Woof! My name is ${this.name} and I'm a ${this.breed}.`);
};

const myDog = new Dog("Buddy", "Golden Retriever");

console.log(myDog.name);     // Output: Buddy (found on myDog)
myDog.speak();    // Output: Buddy makes a sound. (found on Dog.prototype via Animal.prototype)
myDog.bark();     // Output: Woof! My name is Buddy and I'm a Golden Retriever. (found on Dog.prototype)

console.log(Object.getPrototypeOf(myDog) === Dog.prototype); // Output: true
console.log(Object.getPrototypeOf(Dog.prototype) === Animal.prototype); // Output: true
console.log(Object.getPrototypeOf(Animal.prototype) === Object.prototype); // Output: true
console.log(Object.getPrototypeOf(Object.prototype) === null); // Output: true

Selles näites:

• myDog omab otse omadusi name ja breed.
• Kui myDog.speak() välja kutsutakse, otsib JavaScript speak meetodit myDog objektilt. Seda ei leita.
• Seejärel vaatab see Object.getPrototypeOf(myDog), mis on Dog.prototype. speak meetodit ei leita sealt.
• Seejärel vaatab see Object.getPrototypeOf(Dog.prototype), mis on Animal.prototype. Siin leitakse speak! Funktsioon käivitatakse ja this speak meetodi sees viitab objektile myDog.

Objektide loomise mustrid

Prototüüpide ahel on lahutamatult seotud sellega, kuidas JavaScriptis objekte luuakse. Ajalooliselt, enne ES6 klasse, kasutati objektide loomise ja päriluse saavutamiseks mitmeid mustreid:

1. Konstruktori funktsioonid

Nagu eespool näidetes Animal ja Dog näha, on konstruktori funktsioonid traditsiooniline viis objektide loomiseks. Kui kasutate funktsiooniga võtmesõna new, teeb JavaScript mitu toimingut:

1. Luukse uus tühi objekt.
2. See uus objekt seotakse konstruktori funktsiooni prototype omadusega (st newObj.[[Prototype]] = Constructor.prototype).
3. Konstruktori funktsioon kutsutakse välja uue objektiga, mis on seotud this-ga.
4. Kui konstruktori funktsioon ei tagasta selgesõnaliselt objekti, tagastatakse kaudselt äsja loodud objekt (this).

See muster on võimas mitme objektieksemplari loomiseks, millel on konstruktori prototüübil defineeritud ühised meetodid.

2. Tehasefunktsioonid

Tehasefunktsioonid on lihtsalt funktsioonid, mis tagastavad objekti. Nad ei kasuta võtmesõna new ega seo automaatselt prototüübiga samamoodi nagu konstruktori funktsioonid. Siiski saavad nad prototüüpe ära kasutada, seadistades tagastatud objekti prototüübi selgesõnaliselt.

function createPerson(name, age) {
  const person = Object.create(personFactory.prototype);
  person.name = name;
  person.age = age;
  return person;
}

personFactory.prototype.greet = function() {
  console.log(`Hello, I'm ${this.name}`);
};

const john = createPerson("John", 25);
john.greet(); // Output: Hello, I'm John

Object.create() on siin võtmetähtsusega meetod. See loob uue objekti, kasutades olemasolevat objekti äsja loodud objekti prototüübina. See võimaldab prototüüpide ahela üle selgesõnalist kontrolli.

3. Object.create()

Nagu eespool vihjatud, on Object.create(proto, [propertiesObject]) fundamentaalne tööriist kindlaksmääratud prototüübiga objektide loomiseks. See võimaldab teil konstruktori funktsioonidest täielikult mööda minna ja objekti prototüübi otse määrata.

const personPrototype = {
  greet: function() {
    console.log(`Hello, my name is ${this.name}`);
  }
};

// Loo uus objekt 'bob', mille prototüübiks on 'personPrototype'
const bob = Object.create(personPrototype);
bob.name = "Bob";
bob.greet(); // Output: Hello, my name is Bob

// Saate omadusi edasi anda isegi teise argumendina
const charles = Object.create(personPrototype, {
  name: { value: "Charles", writable: true, enumerable: true, configurable: true }
});
charles.greet(); // Output: Hello, my name is Charles

See meetod on äärmiselt võimas eelnevalt määratletud prototüüpidega objektide loomiseks, võimaldades paindlikke pärilusstruktuure.

ES6 klassid: süntaktiline suhkur

ES6 tulekuga tõi JavaScript sisse class süntaksi. On oluline mõista, et JavaScripti klassid on peamiselt süntaktiline suhkur olemasoleva prototüübilise pärilusmehhanismi peal. Need pakuvad puhtamat ja tuttavamat süntaksit arendajatele, kes tulevad klassipõhistest objektorienteeritud keeltest.

// Kasutades ES6 klassi süntaksit
class AnimalES6 {
  constructor(name) {
    this.name = name;
  }

  speak() {
    console.log(`${this.name} makes a sound.`);
  }
}

class DogES6 extends AnimalES6 {
  constructor(name, breed) {
    super(name); // Kutsub vanemklassi konstruktorit
    this.breed = breed;
  }

  bark() {
    console.log(`Woof! My name is ${this.name} and I'm a ${this.breed}.`);
  }
}

const myDogES6 = new DogES6("Rex", "German Shepherd");
myDogES6.speak(); // Output: Rex makes a sound.
myDogES6.bark();  // Output: Woof! My name is Rex and I'm a German Shepherd.

// Kapoti all kasutab see endiselt prototüüpe:
console.log(Object.getPrototypeOf(myDogES6) === DogES6.prototype); // Output: true
console.log(Object.getPrototypeOf(DogES6.prototype) === AnimalES6.prototype); // Output: true

Kui defineerite klassi, loob JavaScript sisuliselt konstruktori funktsiooni ja seadistab prototüüpide ahela automaatselt:

• constructor meetod defineerib objektieksemplari omadused.
• Klassi kehas defineeritud meetodid (nagu speak ja bark) paigutatakse automaatselt selle klassiga seotud konstruktori funktsiooni prototype omadusele.
• Võtmesõna extends seab pärilussuhte, sidudes alamklassi prototüübi vanemklassi prototüübiga.

Miks on prototüüpide ahel globaalselt oluline

Prototüüpide ahela mõistmine ei ole pelgalt akadeemiline harjutus; sellel on sügav mõju robustsete, tõhusate ja hooldatavate JavaScripti rakenduste arendamisele, eriti globaalses kontekstis:

• Jõudluse optimeerimine: Määratledes meetodid prototüübil, mitte igal üksikul objektieksemplaril, säästate mälu. Kõik eksemplarid jagavad samu meetodifunktsioone, mis viib tõhusama mälukasutuseni, mis on kriitilise tähtsusega rakenduste jaoks, mida kasutatakse laias valikus seadmetes ja võrgutingimustes üle maailma.
• Koodi taaskasutatavus: Prototüüpide ahel on JavaScripti peamine mehhanism koodi taaskasutamiseks. Pärilus võimaldab teil luua keerukaid objektihierarhiaid, laiendades funktsionaalsust koodi dubleerimata. See on hindamatu suurtele, hajutatud meeskondadele, kes töötavad rahvusvaheliste projektide kallal.
• Sügav silumine (debugging): Vigade ilmnemisel aitab prototüüpide ahela jälitamine tuvastada ootamatu käitumise allika. Omaduste otsimise mõistmine on võtmetähtsusega päriluse, skoobi ja this sidumisega seotud probleemide silumisel.
• Raamistikud ja teegid: Paljud populaarsed JavaScripti raamistikud ja teegid (nt Reacti, Angulari, Vue.js'i vanemad versioonid) toetuvad tugevalt prototüüpide ahelale või suhtlevad sellega. Tugev arusaam prototüüpidest aitab teil mõista nende sisemist toimimist ja neid tõhusamalt kasutada.
• Keelte koostalitlusvõime: JavaScripti paindlikkus prototüüpidega muudab selle integreerimise teiste süsteemide või keeltega lihtsamaks, eriti keskkondades nagu Node.js, kus JavaScript suhtleb natiivmoodulitega.
• Kontseptuaalne selgus: Kuigi ES6 klassid abstraheerivad mõningaid keerukusi, võimaldab fundamentaalne arusaam prototüüpidest haarata, mis toimub kapoti all. See süvendab teie mõistmist ja võimaldab teil enesekindlamalt käsitleda erijuhtumeid ja keerukamaid stsenaariume, sõltumata teie geograafilisest asukohast või eelistatud arenduskeskkonnast.

Levinud lõksud ja parimad praktikad

Kuigi prototüüpide ahel on võimas, võib see hoolika käsitsemiseta tekitada ka segadust. Siin on mõned levinud lõksud ja parimad praktikad:

Lõks 1: Sisseehitatud prototüüpide muutmine

Üldiselt on halb mõte lisada või muuta meetodeid sisseehitatud objektide prototüüpidele nagu Array.prototype või Object.prototype. See võib põhjustada nimekonflikte ja ettearvamatut käitumist, eriti suurtes projektides või kolmandate osapoolte teekide kasutamisel, mis võivad tugineda nende prototüüpide algsele käitumisele.

Parim praktika: Kasutage oma konstruktori funktsioone, tehasefunktsioone või ES6 klasse. Kui teil on vaja funktsionaalsust laiendada, kaaluge abifunktsioonide loomist või moodulite kasutamist.

Lõks 2: Vale konstruktori omadus

Päriluse käsitsi seadistamisel (nt Dog.prototype = Object.create(Animal.prototype)) viitab uue prototüübi (Dog.prototype) constructor omadus algsele konstruktorile (Animal). See võib põhjustada probleeme `instanceof` kontrollidega ja introspektsiooniga.

Parim praktika: Pärast päriluse seadistamist lähtestage alati selgesõnaliselt constructor omadus:

Dog.prototype = Object.create(Animal.prototype);
Dog.prototype.constructor = Dog;

Lõks 3: this konteksti mõistmine

this käitumine prototüübi meetodites on ülioluline. this viitab alati objektile, mille peal meetod välja kutsutakse, mitte sellele, kus meetod on defineeritud. See on fundamentaalne sellele, kuidas meetodid prototüüpide ahelas töötavad.

Parim praktika: Olge tähelepanelik, kuidas meetodeid välja kutsutakse. Kasutage .call(), .apply() või .bind(), kui teil on vaja selgesõnaliselt seada this kontekst, eriti meetodite edastamisel tagasikutsetena (callback).

Lõks 4: Segadus teiste keelte klassidega

Arendajad, kes on harjunud klassikalise pärilusega (nagu Javas või C++), võivad JavaScripti prototüübilise päriluse mudelit esialgu ebaloogiliseks pidada. Pidage meeles, et ES6 klassid on fassaad; aluseks olev mehhanism on endiselt prototüübid.

Parim praktika: Võtke omaks JavaScripti prototüübiline olemus. Keskenduge mõistmisele, kuidas objektid delegeerivad omaduste otsinguid oma prototüüpide kaudu.

Põhitõdedest edasi: täpsemad kontseptsioonid

instanceof operaator

instanceof operaator kontrollib, kas objekti prototüüpide ahel sisaldab konkreetse konstruktori prototype omadust. See on võimas tööriist tüübikontrolliks prototüübilises süsteemis.

console.log(myDog instanceof Dog);      // Output: true
console.log(myDog instanceof Animal);   // Output: true
console.log(myDog instanceof Object);   // Output: true
console.log(myDog instanceof Array);    // Output: false

isPrototypeOf() meetod

Object.prototype.isPrototypeOf() meetod kontrollib, kas objekt esineb kuskil teise objekti prototüüpide ahelas.

console.log(Dog.prototype.isPrototypeOf(myDog));    // Output: true
console.log(Animal.prototype.isPrototypeOf(myDog)); // Output: true
console.log(Object.prototype.isPrototypeOf(myDog)); // Output: true

Omaduste varjutamine

Objekti omadus varjutab (ingl. k. *shadow*) oma prototüübi omadust, kui neil on sama nimi. Omadusele juurdepääsul leitakse see, mis on otse objektil, ja prototüübil olevat ignoreeritakse (kuni objekti omadus kustutatakse). See kehtib nii andmeomaduste kui ka meetodite kohta.

class Person {
  constructor(name) {
    this.name = name;
  }
  greet() {
    console.log(`Hello from Person: ${this.name}`);
  }
}

class Employee extends Person {
  constructor(name, id) {
    super(name);
    this.id = id;
  }

  // Person'i greet meetodi varjutamine
  greet() {
    console.log(`Hello from Employee: ${this.name}, ID: ${this.id}`);
  }
}

const emp = new Employee("Jane", "E123");
emp.greet(); // Output: Hello from Employee: Jane, ID: E123

// Vanema greet meetodi kutsumiseks vajaksime super.greet()

Kokkuvõte

JavaScripti prototüüpide ahel on aluskontseptsioon, mis toetab objektide loomist, omadustele juurdepääsu ja päriluse saavutamist. Kuigi kaasaegne süntaks nagu ES6 klassid lihtsustab selle kasutamist, on prototüüpide sügav mõistmine iga tõsise JavaScripti arendaja jaoks hädavajalik. Selle kontseptsiooni valdamisega saate kirjutada tõhusamat, taaskasutatavamat ja hooldatavamat koodi, mis on globaalsetes projektides tõhusaks koostööks ülioluline. Olenemata sellest, kas arendate rahvusvahelisele korporatsioonile või väikesele idufirmale, millel on rahvusvaheline kasutajaskond, on tugev arusaam JavaScripti prototüübilisest pärilusest võimas tööriist teie arendusarsenalis.

Jätkake avastamist, jätkake õppimist ja head kodeerimist!