原型链：JavaScript 世界的家族族谱

从一段代码说起

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const arr = [1, 2, 3];
arr.push(4);        // push 方法从哪来？
console.log(arr);   // [1, 2, 3, 4]

你有没有想过，一个普通的数组 arr，明明我们只给了它三个数字，它为什么会自带 push、map、filter 这些方法？这些方法藏在哪里？答案就藏在 JavaScript 的原型链机制里。

原型是什么

简单来说，原型就是一个普通的对象，它是其他对象的"样板间"或"公共仓库"。

当我们创建一个数组时，JavaScript 会悄悄做一件事：给这个数组对象添加一个内部引用（在浏览器中叫 __proto__），指向 Array.prototype 这个原型对象。而 push、pop 这些方法，就定义在这个原型对象上。

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const arr = [1, 2, 3];
console.log(arr.__proto__ === Array.prototype);  // true
console.log(Array.prototype.push);                // function push() { ... }

所以当你调用 arr.push(4) 时，实际发生的事情是：先在 arr 自身找 push 方法 → 没找到 → 顺着 __proto__ 去 Array.prototype 里找 → 找到了 → 调用。

原型链：层层向上的查找链路

原型对象本身也是对象，它也有自己的原型。这样就形成了一条链，直到某个原型的原型是 null 为止。

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const arr = [1, 2, 3];

// 原型链：arr → Array.prototype → Object.prototype → null
console.log(arr.__proto__);              // Array.prototype
console.log(arr.__proto__.__proto__);    // Object.prototype
console.log(arr.__proto__.__proto__.__proto__);  // null

这就是原型链 的本质：一个对象通过 __proto__ 指针连接起来的链条，用于实现属性和方法的继承与共享。

一张图胜过千言万语

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┌─────────────┐      ┌─────────────────┐      ┌─────────────────┐      ┌──────┐
│    arr      │      │  Array.prototype │      │ Object.prototype │      │ null │
│             │      │                 │      │                 │      │      │
│ 0: 1        │      │ push            │      │ toString        │      │      │
│ 1: 2        │      │ pop             │      │ hasOwnProperty  │      │      │
│ 2: 3        │      │ map             │      │ valueOf         │      │      │
│ length: 3   │      │ ...             │      │ ...             │      │      │
│             │      │                 │      │                 │      │      │
│ __proto__ ──┼────→ │ __proto__ ──────┼────→ │ __proto__ ──────┼────→ │      │
└─────────────┘      └─────────────────┘      └─────────────────┘      └──────┘

原型链的查找规则

当访问一个对象的属性时，JavaScript 引擎会按以下顺序查找：

先查自己：对象自身有没有这个属性？
再查原型 ：没有就去 __proto__ 指向的原型对象里找
层层往上：还没有就继续往原型的原型找
最终返回 ：找到就返回，找到 null 还没找到就返回 undefined

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const obj = { a: 1 };
obj.__proto__ = { b: 2 };
obj.__proto__.__proto__ = { c: 3 };

console.log(obj.a);  // 1（自身属性）
console.log(obj.b);  // 2（原型上的属性）
console.log(obj.c);  // 3（原型的原型上的属性）
console.log(obj.d);  // undefined（整条链都没有）

函数、构造函数和 prototype 属性

上面我们一直在用 __proto__，但实际开发中更常用的是函数的 prototype 属性。这两个概念容易混淆：

__proto__：每个对象都有的内部指针，指向它的原型
prototype ：只有函数才有的属性，当这个函数作为构造函数（使用 new）时，prototype 会被赋值给实例对象的 __proto__

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function Person(name) {
  this.name = name;
}

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

const alice = new Person('Alice');

console.log(alice.__proto__ === Person.prototype);  // true
console.log(Person.prototype.__proto__ === Object.prototype);  // true

实际应用：方法共享与性能优化

原型链最大的价值在于共享。想象一下，如果每个数组实例都拷贝一份 push 方法，内存消耗会非常恐怖。通过原型链，所有数组共享同一个 push 方法，既节省内存，又能统一更新。

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// 给所有数组添加一个自定义方法
Array.prototype.last = function() {
  return this[this.length - 1];
};

const arr1 = [1, 2, 3];
const arr2 = ['a', 'b', 'c'];

console.log(arr1.last());  // 3
console.log(arr2.last());  // 'c'
// 只需定义一次，所有数组实例都能用

原型链继承

基于原型链，JavaScript 实现了自己的继承模式：

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

function Dog(name, breed) {
  Animal.call(this, name);  // 继承实例属性
  this.breed = breed;
}
// 设置原型链实现继承
Dog.prototype = Object.create(Animal.prototype);
Dog.prototype.constructor = Dog;

// 添加子类自己的方法
Dog.prototype.bark = function() {
  console.log('Woof!');
};

const buddy = new Dog('Buddy', 'Golden Retriever');
buddy.speak();  // Buddy makes a sound（来自 Animal）
buddy.bark();   // Woof!（来自 Dog）

几个需要知道的关键点

1. 原型链的终点是 null

Object.prototype.__proto__ === null，链条到此为止。

2. 属性屏蔽

如果自身和原型链上都有同名属性，自身属性会"屏蔽"原型链上的：

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const obj = { toString: 'hello' };
console.log(obj.toString);  // 'hello'，不会去找 Object.prototype.toString

3. hasOwnProperty 的重要性

这个方法可以判断属性是对象自身的，还是从原型链上继承的：

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const arr = [1, 2, 3];
console.log(arr.hasOwnProperty('push'));   // false（push 来自原型）
console.log(arr.hasOwnProperty('length')); // true（length 是自身的）

4. 性能注意事项

属性查找沿着原型链越深，性能损耗越大。频繁跨多层原型链访问属性时，可以考虑缓存到局部变量。

现代 JavaScript 与原型链

ES6 的 class 语法本质上是原型链的语法糖：

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// 现代写法
class Animal {
  constructor(name) {
    this.name = name;
  }
  speak() {
    console.log(`${this.name} makes a sound`);
  }
}

// 编译后还是原型链那套
// Animal.prototype.speak = function() { ... }

总结

原型链是 JavaScript 最核心的特性之一，它回答了"对象的属性和方法到底从哪来"这个基本问题。理解原型链，你就能理解：

为什么所有对象都能用 toString()？
为什么数组有一堆好用的方法？
JavaScript 的继承到底是怎么工作的？
如何给内置类型添加自定义方法？

记住这个最简单的模型：每个对象都有个隐藏的 __proto__ 指针，指向它的原型对象，而原型对象也有自己的 __proto__，就这样连成一条链，直到 null。属性查找，就沿着这条链一路往上找。

这就是原型链，JavaScript 世界的家族族谱。

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