基于原型与基于类的继承

Question

在 JavaScript 中，每个对象同时是一个实例和一个类。要进行继承，您可以使用任何对象实例作为原型。

在 Python、C++ 等中，有类和实例作为单独的概念。为了进行继承，您必须使用基类创建一个新类，然后可以使用该类生成派生实例。

为什么 JavaScript 会朝着这个方向发展（基于原型的面向对象）？与传统的、基于类的 OO 相比，基于原型的 OO 有哪些优点（和缺点）？

Answer 1

这里有大约一百个术语问题，主要是围绕某人（不是你）试图让他们的想法听起来像最好的。

所有面向对象的语言都需要能够处理几个概念：

1. 数据的封装以及对数据的相关操作，这些操作被称为数据成员和成员函数，或数据和方法等。
2. 继承，可以说这些对象与其他对象集一样，除了这些更改之外
3. 多态性（“多种形状”），其中对象自行决定要运行哪些方法，以便您可以依靠语言正确路由您的请求。

现在，就比较而言：

首先是整个“类”与“原型”的问题。这个想法最初始于 Simula，其中使用基于类的方法，每个类表示一组共享相同状态空间（读取“可能值”）和相同操作的对象，从而形成一个等价类。如果你回顾一下 Smalltalk，因为你可以打开一个类并添加方法，这实际上与你在 Javascript 中可以做的一样。

后来的 OO 语言希望能够使用静态类型检查，因此我们得到了在编译时设置固定类的概念。在公开课版本中，您有更多的灵活性；在较新的版本中，您可以在编译器中检查某些需要测试的正确性。

在“基于类”的语言中，复制发生在编译时。在原型语言中，操作存储在原型数据结构中，在运行时被复制和修改。然而，抽象地说，一个类仍然是共享相同状态空间和方法的所有对象的等价类。当您向原型添加方法时，您实际上是在创建一个新的等价类的元素。

现在，为什么要这样做？主要是因为它在运行时提供了一种简单、合乎逻辑、优雅的机制。现在，要创建一个新对象，或创建一个新类，您只需执行深度复制，复制所有数据和原型数据结构。然后，您或多或少地免费获得继承和多态性：方法查找总是包括通过名称向字典询问方法实现。

最终出现在 Javascript/ECMA 脚本中的原因基本上是，当我们在 10 年前开始使用此脚本时，我们处理的计算机功能要弱得多，浏览器也不那么复杂。选择基于原型的方法意味着解释器可以非常简单，同时保留面向对象的理想属性。

Answer 2

您应该通过Douglas Crockford 查看great book on JavaScript。它很好地解释了 JavaScript 创建者做出的一些设计决策。

JavaScript 的重要设计方面之一是其原型继承系统。对象是 JavaScript 中的一等公民，以至于常规函数也被实现为对象（准确地说是“函数”对象）。在我看来，当它最初设计为在浏览器中运行时，它是用来创建大量单例对象的。在浏览器 DOM 中，您会发现窗口、文档等都是单例对象。此外，JavaScript 是松散类型的动态语言（与 Python 是强类型的动态语言相反），因此，通过使用 'prototype' 属性实现了对象扩展的概念。

所以我认为在 JavaScript 中实现的基于原型的 OO 有一些优点：

1. 适用于松散类型的环境，无需定义显式类型。
2. 实现单例模式非常容易（在这方面比较 JavaScript 和 Java，你就会知道我在说什么）。
3. 提供在不同对象的上下文中应用对象的方法、从对象动态添加和替换方法等的方法（这在强类型语言中是不可能的）。

以下是原型 OO 的一些缺点：

1. 没有简单的方法来实现私有变量。使用Crockford 的魔法使用closures 实现私有变量是可能的，但它绝对不像在Java 或C# 中使用私有变量那么简单。
2. 我还不知道如何在 JavaScript 中实现多重继承（就其价值而言）。

Answer 3

可以在论文Self: The Power of Simplicity 中找到稍微偏向于基于原型的方法的比较。该论文提出以下支持原型的论点：

复制创造。从原型创建新对象是通过一个简单的操作完成的，复制，一个简单的生物 比喻，克隆。从类创建新对象完成 通过实例化，其中包括对格式的解释 课堂上的信息。实例化类似于盖房子 从一个计划。复制对我们来说是一个更简单的隐喻，而不是 实例化。

已有模块示例。原型比类更具体，因为它们是对象的示例而不是描述 格式和初始化。这些例子可以帮助用户重用 模块，使它们更易于理解。基于原型的系统 允许用户检查一个典型的代表，而不是 要求他从描述中理解。

支持独一无二的对象。 Self 提供了一个框架，可以轻松地将独一无二的对象包含在它们自己的行为中。 由于每个对象都有命名槽，槽可以保存状态或 行为，任何对象都可以有唯一的槽或行为。基于类 系统是为有许多对象的情况而设计的 相同的行为。一个对象没有语言支持 拥有自己独特的行为，创建一个保证只有一个的类很尴尬 实例 [想想单身人士 模式]。 Self 没有这些缺点。任何物体 可以根据自己的行为进行定制。一个独特的对象可以容纳 独特的行为，不需要单独的“实例”。

消除元回归。基于类的系统中的任何对象都不能自给自足；需要另一个对象（它的类）来表达 它的结构和行为。这导致了概念上的无限 元回归：point 是类Point 的一个实例，它是一个 元类实例Point，它是元元类的一个实例 Point，无限。另一方面，在基于原型的系统中 一个对象可以包含它自己的行为；不需要其他对象 为它注入活力。原型消除了元回归。

Self 可能是第一种实现原型的语言（它还开创了其他有趣的技术，如 JIT，后来进入 JVM），因此阅读the other Self papers 也应该是有益的。