JavaScript 的原型对象 Prototype

当您在JavaScript中定义函数时，它会附带一些预定义的属性; 其中之一是虚幻的原型。 在本文中，我将详细说明它是什么，以及为什么要在项目中使用它。

1. 什么是Prototype？
原型对象 prototype最初是一个空对象，可以添加成员 - 就??像其他对象一样。

var myObject = function( name ) {
    this.name = name;
    return this;
};

console.log(typeof myObject.prototype); // object

myObject.prototype.getName = function() {
    return this.name;
};

上面的代码创建了一个函数，然后赋值给 myObject。如果我调用 myObject()，它将返回 window 对象。因为它是在全局作用域内定义的，而且它还没有被实例化，所以 this 直接指向全局对象：

console.log(myObject() === window); // true

2. 原型链
avaScript 中定义或实例化任何一个对象的时候，它都会被附加一个名为 proto 的隐藏属性，原型链正是依靠这个属性才得以形成。但是千万别直接访问 proto 属性，因为有些浏览器并不支持直接访问它。
另外proto 和 对象的 prototype 属性也不是一回事，它们各自有各自的用途。而且，他们是携手工作的！

怎么理解呢？其实，当我们创建 myObject 函数时，实际上是创建了一个 Function 类型的对象：

console.log(typeof myObject); // function

这里要说明一下，Function 是 JavaScript 中预定义的一个对象，所以它也有自己预定义的属性（如 length 和 arguments）和方法（如 call 和 apply），当然也有 proto，以此实现原型链。也就是说，JavaScript 引擎内可能有类似如下的代码片段：

Function.prototype = {
    arguments: null,
    length: 0,
    call: function() {
        // secret code
    },
    apply: function(){
        // secret code
    },
    ...
};

事实上，JavaScript 引擎代码不可能这样简单，这里只是描述一下原型链是如何工作的。

我们定义了一个函数 myObject，它还有一个参数 name，但是并没有给它任何其它属性，例如 length 或者其它方法，如 call。那么下面这段代码为啥能正常执行呢？

console.log(myObject.length); // 结果：1，是参数的个数

这是因为我们定义 myObject 时，同时也给它定义了一个 proto 属性，并赋值为 Function.prototype（参考前面的代码片段），所以我们能够像访问其它属性一样访问 myObject.length，即使我们并没有定义这个属性，因为它会顺着proto 原型链往上去找 length，最终在 Function 里面找到了。

那为什么找到的 length 属性的值是 1，而不是 0 呢，是什么时候给它赋值的呢？由于 myObject 是 Function 的一个实例：

console.log(myObject instanceof Function); // true
console.log(myObject === Function); // false

当实例化一个对象的时候，对象的 proto 属性会被赋值为其构造者的原型对象，在本示例中就是 Function，此时构造器回去计算参数的个数，改变 length 的值。

console.log(myObject.__proto__ === Function.prototype); // true

而当我们用 new 关键字创建一个新的实例时，新对象的 proto 将会被赋值为 myObject.prototype，因为现在的构造函数为 myObject，而非 Function。

var myInstance = new myObject('foo');
console.log(myInstance.__proto__ === myObject.prototype); // true

新对象除了能访问 Function.prototype 中继承下来的 call 和 apply 外，还能访问从 myObject 中继承下来的 getName 方法：

console.log(myInstance.getName()); // foo

var mySecondInstance = new myObject('bar');

console.log(mySecondInstance.getName()); // bar
console.log(myInstance.getName()); // foo

其实这相当于把原型对象当做一个蓝本，然后可以根据这个蓝本创建 N 个新的对象。

3. 为什么使用Prototype更好？
比方说，我们正在开发一个canvas游戏，同时在屏幕上需要几个（可能数百个）对象。每个对象都需要自己的属性，如x和y坐标，宽度，高度等等。

我们可能需要这么做

var GameObject1 = {
    x: Math.floor((Math.random() * myCanvasWidth) + 1),
    y: Math.floor((Math.random() * myCanvasHeight) + 1),
    width: 10,
    height: 10,
    draw: function(){
        myCanvasContext.fillRect(this.x, this.y, this.width, this.height);
    }
   ...
};

var GameObject2 = {
    x: Math.floor((Math.random() * myCanvasWidth) + 1),
    y: Math.floor((Math.random() * myCanvasHeight) + 1),
    width: 10,
    height: 10,
    draw: function(){
        myCanvasContext.fillRect(this.x, this.y, this.width, this.height);
    }
    //... do this 98 more times ...

这将创建内存中的所有这些对象 - 所有这些对象都使用单独的绘制和任何其他可能需要的方法定义。这当然是不理想的，因为JavaScript会消耗浏览器内存，并使其运行非常缓慢，甚至停止响应。
虽然有时候可能不会有100个对象，但是仍然很致命的是，它将需要查找一百个不同的对象，而不仅仅是单个Prototype。
4. 如何使用Prototype
为了使应用程序运行得更快（并遵循最佳实践），我们可以（重新）定义GameObject的Prototype原型属性; GameObject的每个实例都将引用GameObject.prototype中的方法，就像它们是自己的方法一样。

// define the GameObject constructor function
var GameObject = function(width, height) {
    this.x = Math.floor((Math.random() * myCanvasWidth) + 1);
    this.y = Math.floor((Math.random() * myCanvasHeight) + 1);
    this.width = width;
    this.height = height;
    return this;
};

// (re)define the GameObject prototype object
GameObject.prototype = {
    x: 0,
    y: 0,
    width: 5,
    width: 5,
    draw: function() {
        myCanvasContext.fillRect(this.x, this.y, this.width, this.height);
    }
};

然后我们可以把GameObject实例化100次

var x = 100,
arrayOfGameObjects = [];

do {
    arrayOfGameObjects.push(new GameObject(10, 10));
} while(x--);

现在我们有一个100个GameObjects的数组，它们都共享了draw方法的相同Prototype和定义，它大大地节省了应用程序中的内存。
当我们调用draw方法的时候，它将会指向一个相同的Function

var GameLoop = function() {
    for(gameObject in arrayOfGameObjects) {
        gameObject.draw();
    }
};

5. Prototype 是一个动态的对象
对象的原型是一个动态的对象，这意味着，如果在创建了所有的GameObject实例之后，我们决定，而不是绘制一个矩形，我们要绘制一个圆，我们可以相应地更新我们的GameObject.prototype.draw方法。

GameObject.prototype.draw = function() {
    myCanvasContext.arc(this.x, this.y, this.width, 0, Math.PI*2, true);
}

而现在，所有以前的GameObject和任何未来的实例都会画一个圆。

6. Prototype 的典型示例
用过 jQuery 或者 Prototype 库的朋友可能知道，这些库中通常都会有 trim 这个方法。
示例

String.prototype.trim = function() {
    return this.replace(/^\s+|\s+$/g, '');
};

trim 用法

foo bar   '.trim(); // 'foo bar'

但是这样做又有一个缺点，因为比较新版本的浏览器中的 JavaScript 引擎在 String 对象中本身就提供了 trim 方法， 那么我们自己定义的 trim 就会覆写它自带的 trim。其实，我们在定义 trim 方法之前，可以做个简单的检测，看是否需要自己添加这个方法：

if(!String.prototype.trim) {
    String.prototype.trim = function() {
        return this.replace(/^\s+|\s+$/g, '');
    };
}

检查一下，如不存在 trim 这个方法，定义一个。