15 | return Object.create(new.target.prototype)：做框架设计的基本功：写一个根类

Dec 18, 2019

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15 | return Object.create(new.target.prototype)：做框架设计的基本功：写一个根类

2019-12-18 周爱民来自北京

《JavaScript核心原理解析》

课程介绍

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讲述：周爱民

时长12:14大小11.20M

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你好，我是周爱民。
今天这一讲的标题呢，比较长。它是我这个专栏中最长的标题了。不过说起来，这个标题的意义还是很简单的，就是返回一个用Object.create()来创建的对象。
因为用到了return这个子句，所以它显然应该是一个函数中的退出代码，是不能在函数外单独使用的。
这个函数呢，必须是一个构造器。更准确地说，标题中的代码必须工作在构造过程之中。因为除了return，它还用到了一个称为元属性（meta property）的东西，也就是new.target。
迄今为止，new.target是 JavaScript 中唯一的一个元属性。
为什么需要定义自己的构建过程通过之前的课程，你应该知道：JavaScript 使用原型继承来搭建自己的面向对象的继承体系，在这个过程中诞生了两种方法：
使用一般函数的构造器；
使用 ECMAScript 6 之后的类。
从根底上来说，这两种方法的构建过程都是在 JavaScript 引擎中事先定义好了的，例如在旧式风格的构造器中（以代码new X为例），对象this实际上是由 new 运算依据X.prototype来创建的。循此前例，ECMAScript 6 中的类，在创建this对象时也需要这个X.prototype来作为原型。
但是，按照 ECMAScript 6 的设计，创建这个this对象的行为与权力，将通过super()被层层转交，直到父类或祖先类中有能力创建该对象的那个构造器或类为止。而在这时，父类是不可能知道new X运算中的这个子类为何的，因为父类通常是更早先被声明出来的。既然它的代码一早就被决定了，那么对子类透明也就是正常的了。
于是真正的矛盾在这时候就出现了：父类并不知道子类X，却又需要X.prototype来为实例this设置原型。
ECMAScript 为此提出了new.target这个东西，它就指向上面的X，并且随着super()调用一层层地向上传递，以便最终创建者类可以使用它。也就是说，以之前讨论过的Date()为例，它的构建过程必然包括“类似于”如下两行代码来处理this：
// 在JavaScript内置类Date()中可能的处理逻辑
function _Date() {
  this = Object.Create(Date.prototype, { _internal_slots });
  Object.setPrototypeOf(this, new.target.prototype);
  ...
}
依据父类的原型，也就是 Date.prototype 来创建对象实例 this，因为它是父类创建出来的；
置 this 实例的原型为子类的 prototype，也就是 new.target.prototype，因为它最终是子类的实例。
这也就是为什么 Proxy() 类的 construct 句柄与 Reflect.construct() 方法中都需要传递一个称为_newTarget_ 的额外参数的原因。new.target这个元属性，事实上就是在构造过程中，在super()调用的参数界面上传递的。只不过你在构造方法中写super()的时候，是 JavaScript 引擎隐式地帮你传递了这个参数而已。
你可能已经发现了问题的关键：是super()在帮助你传递这个new.target参数！
那么，如果函数中没有调用super()呢？
先补个课：关于隐式的构造方法在之前的课程中我提及过，当类声明中没有“constructor()”方法时，JavaScript 会主动为它创建一个。关于这一点当时并没有展开来细讲，所以这里先补个课。
首先，你通常写一个类的时候，都不太会主动去声明构造方法“constructor()”。因为多数情况下，类主要是定义它的实例的那些性质，例如方法或属性存取器。极端的情况下，你也可能只写一个空的类，只是为了将父类做一次简单的派生。例如：
class MyClass extends Object {}
无论是哪种情况，总之你就是没有写“constructor()”方法。有趣的是，事实上 JavaScript 初始化出来的这个 MyClass 类，（它作为一个函数）就是指向那个“constructor()”方法的，两者是同一个东西。
不过，这一点不太容易证实。因为在“constructor()”方法内部无法访问它自身，不能写出类似“constructor===MyClass”这样的检测条件来。所以，你只能在 ECMAScript 的规范文档中去确认这一点。
那么，既然 MyClass 就是 constructor() 方法，而用户代码又没有声明这个方法。那么该怎么办呢？
ECMAScript 规范就约定，在这种情况下，引擎需要向用户代码中插入一段硬代码。也就是帮你写一个缺省的构造方法，然后引擎为这个硬代码的代码文本动态地生成一个“构造方法”声明，最后再将它初始化为类 MyClass()。这里的“硬代码”包括两个代码片断，分别对应于“有 / 没有”extends声明的情况。如下：
// 如果在class声明中有extends XXX
class MyClass extends XXX {
  // 自动插入的缺省构造方法
  constructor(...args) {
    super(...args);
  }
  ...
}
 
// 如果在class声明中没有声明extends
class MyClass {
  // 自动插入的缺省构造方法
  constructor() {}
  ...
}
在声明中如果有 extends 语法的话，缺省构造方法中就插入一个 SuperCall()；而如果声明中没有 extends，那么缺省构造方法就是一段空的代码，什么也没有。
所以，现在你看到了你所提出的问题的第一个答案：
如果没有声明构造方法（因此没有 super() 调用），那么就让引擎偷偷声明一个。
非派生类是不用调用 super() 的另一种特殊情况就是上面的这种非派生类，也就在类声明中语法中没有“extends XXX”的这种情况。上面的硬代码中，JavaScript 引擎为它生成的就是一个空的构造方法，目的呢，也就是为了创建类所对应的那个函数体。并且，貌似别无它用。
这种非派生类的声明非常特别，本质上来说，它是兼容旧的 JavaScript 构造器声明的一种语法。也就是说，如果“extends XXX”不声明，那么空的构造方法和空的函数一样；并且即使是声明了具体的构造方法，那么它的行为也与传统的构造函数一样。
为了这种一致性，当这种非派生类的构造方法返回无效值时，它和传统的构造函数也会发生相同的行为——“返回已创建的this”。例如：
class MyClass extends Object {
  constructor() {
    return 1;
  }
}
function MyConstructor() {
  return 1;
}
测试如下：
> new MyClass;
{}
> new MyConstructor;
{}
这样的相似性还包括一个重要的、与今天讨论的主题相关的特性：** 非派生类也不需要调用super()。** 至于原因，则是非常明显的，因为“创建this实例”的行为是由引擎隐式完成的，对于传统的构造器是这样，对于非派生类的构造方法，也是这样。二者的行为一致。
那么这种情况下还有没有“new.target”呢？事实是：
在传统的构造函数和非派生类的构造方法中，一样是有new.target的。
然而为什么呢？new.target是需要用super()来传递的呀？！
是的，这两种函数与类的确不调用super()，但这只说明它不需要向父类传递new.target而已。要知道，当它自已作为父类时，还是需要接受由它的子类传递来的那些new.target的。
所以，你所提出的问题还有第二个答案：
如果是不使用super()调用的类或构造器函数，那么可以让它做根类（祖先类）。
定制的构造方法你应该还记得，上面这两种情况的类或构造器函数都是可以通过return来返回值的。之前的课程中也一再强调过：
在这样的类中返回非对象值，那么就默认替换成已创建的this；
返回通过return传出的对象（也就是一个用户定制的创建过程）。
所以如果是用户定制的创建过程，那么就回到了最开始的那个问题上：
父类并不知道子类X，却又需要X.prototype来为实例this设置原型。
因此事实上如果用户要在“根类 / 祖先类”的层级上实现一个定制过程，并且还需要返回一个子类所需要的实例，那么它除了自己创建this之外，还需要调用一个为实例x置它的类原型 X.prototype 的过程：
// 参见本讲开始的_Date()过程
Object.setPrototypeOf(x, X.prototype)
由于X.prototype是子类通过super()传递来的，因此作为父类的MyClass中通常需要处理的代码，就变成了为this引用置new.target.prototype这个原型。
// （也就是）
Object.setPrototypeOf(this, new.target.prototype);
然而还有一种更加特殊的情况：类的构造方法中也可能没有this这个引用。
class MyClass extends null {
  constructor() {
    ...
  }
}
例如，当你为 extends 这个声明置 null 值时，由于extends声明MyClass派生自null（也就是没有原型），那么在构造方法中也是不能调用super()的。并且由于没有原型，JavaScript 引擎也不会缺省为这个MyClass创建this实例。所以，在这个“constructor()”构造方法中，既没有this也不能调用super()。
怎么办呢？
你必须确信这样的类只能用作根类（显然，它不是任何东西派生出来的子类）。因此，在语义上，它可以自己创建一个实例。也就是说，这样的根类之所以存在的目的，就是用来替代本讲前面讨论的所有过程，以为“它的子类创建一个this实例”为己任。因此，完整实现这一目的的最简单方式，就是本讲标题中的这一行代码：
class MyClass extends null {
  constructor() {
    return Object.create(new.target.prototype);
  }
}
// 测试
console.log(new MyClass);  // MyClass {}
console.log(new (class MyClassEx extends MyClass{})); // MyClassEx {}
所以，仅仅是这样的一行代码，就几乎已经穷尽了 JavaScript 类构建过程的全部秘密。
其他当然如果父类并不关心子类实例的原型，那么它返回任何的对象都是可以的，子类在 super() 的返回中并不检查原型继承链的维护情况。也就是说，确实存在“子类创建出非该类的实例”的情况。例如：
class MyClass {
  constructor() { return new Date };
}
class MyClassEx extends MyClass {
  constructor() { super() }; // or default
  foo() {
    console.log('check only');
  }
}
var x = new MyClassEx;
console.log(x instanceof MyClassEx); // false
console.log('foo' in x); // fals
今天的内容就到这里。有关继承、原型与类的所有内容就暂时告一段落了。下一讲开始，我将侧重为你介绍对象的本质，以及它的应用。
思考题当然，这一讲仍然会留有一个习题。仅仅一个而已：
new.target为什么称为元属性，它与a.b（例如 super.xxx，或者’a’.toString）有什么不同？
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精选留言(9)

Astrogladiator-埃蒂...
2019-12-19
new.target为什么称为元属性，它与a.b（例如 super.xxx，或者’a’.toString）有什么不同？个人理解是new.target是用来描述构造器本身的属性，指代是当前这个构造器函数this，它不属于实例对象的一部分，它可以由super函数传递至根类，并最终由根类创建带有子类实例的对象。
作者回复: 谢谢。确实是正确答案之一。
3
行问
2019-12-18
这里的代码在 Chrome 或 Node 是报错的 class MyClass extends Object { constructor() { return 1; } } function MyConstructor() { return 1; } console.log(new MyClass) console.log(new MyConstructor)
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作者回复: Oh... 这个问题在之前的课程中讲过，所以这里没有说很细。在第13讲中， > 因此到了 ECMAScript 6 之后，那些一般函数，以及非派生类，就延续了这一约定：使用已经创建的this对象来替代返回的无效值。 > ... ... > 对于那些派生的子类（即声明中使用了extends子句的类），ECMAScript 要求严格遵循“不得在构造器中返回非对象值（以及 null 值）”的设计约定，并在这种情况下直接抛出异常。所以简单地说，就是如果class声明中不使用extends，那么它就跟你示例中的MyConstructor()一样，不会报错。而如果像你的MyClass那样使用了extends，就会报错了。
共 2 条评论
3
小童
2020-04-24
老师，我在看规范的时候，有那么一句话不理解，状态和方法都会被对象承载，结构，行为和状态都能被继承。这句怎么理解呢？比如: function Car(){ } Car.prototype.name="car1"; Car.prototype.run=function(){ console.log("run") } var car1=new Car(); //对象承载状态和方法指name 状态 run方法 function Dog(){ } Dog.prototype=Car.prototype; //继承 Dog 继承了Car对象的结构行为指继承了run方法吗？状态是name属性吗？
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作者回复: 特意找了找你说的这段ECMScript规范的文本。应该是指如下: > In a class-based object-oriented language, in general, state is carried by instances, methods are carried by classes, and inheritance is only of structure and behaviour. > In ECMAScript, the state and methods are carried by objects, while structure, behaviour, and state are all inherited. 这里分成两段，分别是指的基于类继承的对象系统和ECMAScript中的对象系统。在这里，讲述ECMAScript中的（基于原型继承的）对象系统时也使用了原来在类继承中的概念，例如state、methods、structure和behaviour等。首先，“状态（state）”这种说法来自结构化程序设计，我在《程序原本》中也用了“状态”这个概念。如果放在JS里面，状态就是一般属性，包括作为一般属性来理解的“函数类型的属性”。状态就是数据（因为数据是可变的，所以称为状态），所以JavaScript的对象是“属性包”，也就可以理解为“状态（数据）的集合”。第二个需要说明的概念是“结构（structure）”。这个结构就是“结构化程序设计”中的结构。在这个概念体系里面，结构就是“数据被组织起来的样式”，所以“对象的结构”，本质上就是“对象包括属性的样式”。例如说，我们下面的代码： ``` obj = { a: 1, b: 2 } ``` 这是定义了对象obj的结构。而其中： ``` obj.a = 100 obj.b = 200 ``` 则是定义或修改了obj的两个状态（属性）。那么为什么要这样来区分概念呢？这是因为到了ES6之后，解构赋值或解构表达式来声明的参数表，就是利用了对象的“结构性”而实现的功能。例如： ``` // 解构赋值，利用对象obj的结构性 let {a, b} = obj console.log(a, b) // 在参数上的声明 function foo({a}) { ... } foo(obj); ``` 所以，结构就是指类似上述赋值模板中的“结构声明”。它的继承性就是指：子类对象与原型具有相似的结构。回到你的问题，还有一个就是“方法/行为”。“方法(method)”这个词在OOP中是特指的，就是指对象实例上可以调用的那些函数——当然，这包括函数类型的属性，以及在类声明中直接声明的方法以及get/setter。状态和方法都会被对象承载（state and methods are carried by objects），这句话反过来说就是“对象(objects)包括方法和状态(属性)”。而“行为”则是“在概念层面上讨论OOP”时的一个用词。它指的是一个对象的能力，比如被调用或者被别的对象关联等等。我在讲OOP——例如第14讲——的时候也会用到“行为/能力”这个词，表达的都是相同的意思。说得简单一点，“行为”就是“方法（的能力）”的抽象概念。所以“结构，行为和状态都能被继承（structure, behaviour, and state are all inherited）”意思就是指一个对象的表现样式、行为方法和状态属性，都是可以继承的。最后，最开始的两段英文是对比着来读的。它的意思是类继承通常只继承样式和行为，而不继承属性；而JS的原型继承是三者都继承的。简单的示例如下： ``` // 原型继承 parent = { a: 100, foo: function() {} } x = Object.create(parent) console.log(x.a); // 继承属性 console.log(x.foo); // 继承行为 console.log('a' in obj, 'foo' in obj); // 继承结构 // 类继承（某些经典系统中） x = new MyObject() x.foo(); // okay `foo` in x; // okay console.log(x.a); // maybe support ... ``` 最后这个例子是指：在某些类继承体系中，“继承来的属性”可能并没有初始化，而仅仅是一个未初始化的状态（例如在Delphi中就有类似的性质）。
共 2 条评论
2
青史成灰
2020-01-15
老师，最后的这个例子： ``` class MyClass { constructor() { return new Date }; } class MyClassEx extends MyClass { constructor() { super() }; // or default foo() { console.log('check only'); } } var x = new MyClassEx; console.log('foo' in x); // false ``` 因为`foo`并不在`x`实例上，那假如我要访问`foo`，那得通过什么方式？或者说，那我这个类中定义的`foo`定义到哪里去了？
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作者回复: 这个示例中，x与MyClassEx/MyClass这两个类是没有继承关系的，原型继承或类继承的逻辑在这里没有用。例如： ``` > x instanceof MyClass false > x instanceof MyClassEx false ``` 你需要自已来维护原型链/继承关系，例如： ``` class MyClass { constructor() { return Object.setPrototypeOf(new Date, new.target.prototype); } } ... console.log('foo' in x); //true console.log(x instanceof MyClassEx); // true console.log(x instanceof MyClass); // false ``` 因为继承关系跟类声明分开了，所以你可以有很多方法来灵活处理了。
共 2 条评论
3
James
2020-03-23
老师，在看react源码的context时候，遇到一个问题，简化如下，如果var a = {}, a.a =a,最终a.a.a...好像会无限下去，这样，会不会执行这个代码的时候，就内存泄漏了啊，如果造成内存泄漏的化，怎么会在react源码里面呢？ export function createContext<T>( defaultValue: T, calculateChangedBits: ?(a: T, b: T) => number, ): ReactContext<T> { const context: ReactContext<T> = { $$typeof: REACT_CONTEXT_TYPE, _calculateChangedBits: calculateChangedBits, _currentValue: defaultValue, _currentValue2: defaultValue, Provider: (null: any), Consumer: (null: any), }; context.Provider = { $$typeof: REACT_PROVIDER_TYPE, _context: context, }; let hasWarnedAboutUsingNestedContextConsumers = false; let hasWarnedAboutUsingConsumerProvider = false; context.Consumer = context; return context; }
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作者回复: 如果在一个循环中，并且是在该循环中深度遍历a.a，那么就会死循环。这个正好在编程概念中是有的，叫做“循环引用（deep-circular-references）”。循环引用不仅仅发生在你的例子中，在一般的对象声明，以及JSON格式的数据中都可以存在，在数据结构中，也是数据常见的性质。如果一个数据内有循环引用，那么它的数据遍历就会死循环。因此需要在代码中尝试去检测“遍历历史中是否存在相同结点”，这个代价是极高的。因此绝大多数系统中都会要求数据在产生时不要搞成循环引用的。——也就是保证数据干净。但某些情况下，也需要处理未知的、无法确保干净的数据，这时要么不做遍历，要么就在遍历中处理。——在数据结构的图论中，有许多“有向有环图”的处理，就是这类算法与机制。回到你的问题本身。“循环引用”本身的存在，并不会导致泄露或溢出。这很简单，任何一个结点，其.next属性指向自身，那么就简单地构成了这种属性引用（也就是a.a = a），那么它的内存占用就恒为“2个元素（自身和next属性）”，这怎么可能泄露或溢出呢？很简单的、有限个成员的数据结构而已嘛。所以不深度遍历它就不会出问题。又如果需要深度遍历，那么就需要相应的算法或处理机制。
2
Elmer
2020-01-07
定制的构造方法中，如果返回通过return传出的对象（也就是一个用户定制的创建过程），这个时候返回的对象原型并不是子类的原型，那不是不需要再设置this的原型了吗。。 function test (){ return {a: 1}; } const b = new test(); b instanceof test // false;此时如果test有父类也不需要设置this的原型？
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作者回复: 是的。不需要。JavaScirpt确实允许“类”返回“任意对象”。从JavaScript 1.2的设计开始，就一直如此。
1
小炭
2020-11-10
“迄今为止，new.target是 JavaScript 中唯一的一个元属性。” 对这句话有疑惑，就是下面这些不是元属性吗？ { value: 123, writable: false, enumerable: true, configurable: false, get: undefined, set: undefined }
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作者回复: 至ecmascript 2019规范中只有一个明确称为元属性的东西，就是new.target。
HoSalt
2020-05-25
// 在JavaScript内置类Date()中可能的处理逻辑 function _Date() { this = Object.Create(Date.prototype, { _internal_slots }); Object.setPrototypeOf(this, new.target.prototype); ... } 1. Create应该是小写 2. 这段代码前面设置的__proto__会被后面的覆盖吧，下面这样实现没问题吧，和继承null那个例子类似 function _Date() { this = Object.create(new.target.prototype); ... }
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作者回复: 1. 谢谢。我请编辑改一下。 2. 不对的。_Date()表达的意思就是 1). 拿Date.prototype来创建实例，因为Date()内部根本不会用一个外部的原型来创建实例。 2). 将创建实例this的原型指向new.target.prototype 根本上来说，Date()只能保证用Date.prototype来创建实例是“正确的”，而不保证能用new.target.prototype创建出正确的实例。设计上来说，new.target.prototype是什么，是未知的，对于Date()来说它不可依赖。
qqq
2019-12-18
因为可以改变默认的原型继承行为

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