JS深拷贝进阶指南
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前言
通过本文可以学习到深拷贝的多种写法的实现思路与性能差异
首先，我们要理解什么是深拷贝，以及为什么要实现深拷贝
深拷贝是什么
通俗来讲，深拷贝就是深层的拷贝一个变量值。
为什么要实现深拷贝
因为在拷贝引用值时，由于复制一个变量只是将其指向要复制变量的引用内存地址，他们并没有完全的断开，而使用就可以实现深拷贝将其完全拷贝为两个单独的存在，指向不同的内存地址。
如何实现深拷贝
一行实现
let deepClone = JSON.parse(JSON.stringify(obj))
这种是最简单的实现方法，但缺点是无法拷贝 Date()或是RegExp()。
简单实现
function deepClone(obj) {
// 判断是否是对象
if (typeof obj !== 'object') return obj
// 判断是否是数组 如果是数组就返回一个新数组 否则返回一个新对象
var newObj = obj instanceof Array ? [] : {};
// 遍历obj
for (var key in obj) {
// 将key值拷贝，再层层递进拷贝对象的值
newObj[key] = deepClone(obj[key]);
}
// 返回最终拷贝完的值
return newObj;
}
对于普通的值(如数值、字符串、布尔值)和常见的引用类型(如对象和数组)，这个写法完全够用。
但因为少了对 Date() 和 RegExp() 这些引用类型的特殊处理，这个写法一样不够完备。
普通版
function deepClone(origin, target) {
// 判断target是否传入,如果未传入则创建一个{}
let tar = target || {};
// 遍历origin对象
for (var key in origin) {
// 判断是否origin的自有属性
if (origin.hasOwnProperty(key)) {
// 如果值是对象并且不为null,递归调用
if (typeof origin[key] === 'object' && origin[key] !== null) {
// 根据值是否为数组创建初始化对象或数组
tar[key] = Array.isArray(origin[key]) ? [] : {};
// 递归调用
deepClone(origin[key], tar[key]);
} else {
// 如果是简单类型,直接复制值
tar[key] = origin[key];
}
}
}
// 返回最终拷贝完的值
return tar;
}
这个深拷贝方法通过判断属性的值类型，实现了对 对象、数组 以及 Date、RegExp 等引用类型对象的递归拷贝，同时也考虑了拷贝基本类型值的情况，能够满足大多数场景的要求。
循环引用版
什么是深拷贝中的循环引用？
上面的案例，可以应对一般场景。
但是对于有两个对象相互拷贝的场景，会导致循环的无限递归，造成死循环！
Uncaught RangeError: Maximum call stack size exceeded
场景：
如何解决无限递归的问题？
首先我们要了解 WeakMap： WeakMap 的键名所引用的对象都是弱引用，不会被垃圾回收机制考虑，所以当对象只被WeakMap引用时，其所占用的内存会被垃圾回收。
而通过 WeakMap 记录已经拷贝过的对象，能防止循环引用导致的无限递归。
代码
实现简述：利用 WeakMap() 在属性遍历完绑定，并在每次循环时获取当前键名，如果存在则返回数据，不存在则拷贝。
function deepClone(origin, hashMap = new WeakMap()) {
// 判断是否是对象
if (origin == undefined || typeof origin !== 'object') return origin;
// 判断是否是Date/RegExp类型
if (origin instanceof Date) return new Date(origin);
if (origin instanceof RegExp) return new RegExp(origin);
// 判断是否已经克隆过此对象, 如果是直接返回
const hashKey = hashMap.get(origin);
if (hashKey) return hashKey;
// *利用原型构造器获取新的对象 如: [], {}
const target = new origin.constructor();
// 将对象存入map
hashMap.set(origin, target);
// 循环遍历当前层数据
for (let k in origin) {
// 判断当前属性是否为引用类型
if (origin.hasOwnProperty(k)) {
target[k] = deepClone(origin[k], hashMap);
}
}
return target;
}
我们再来看一下使用最新版后的两个对象互相拷贝：
可以看到，通过使用 WeakMap 记录已经拷贝的对象，有效防止循环引用导致的栈溢出错误。
进阶版 - 2023/5/9 更新
上一次写了一个简单的循环引用深拷贝版本，在评论区有网友提到可以使用 structuredClone 的思想进行优化👍。基于此迭代了一个具有更丰富类型支持的进阶深拷贝版本。
这一版多添加了8个类型检测，Funciton、Set、Map、WeakSet、WeakMap、Symbol、Uint8Array、BigInt。
function deepClone(origin, hashMap = new WeakMap()) {
...
// 检测Function类型（函数）
// 截取通过将函数转换字符串，再截取函数内字符串的操作来进行深拷贝
if (origin instanceof Function) {
let str = origin.toString();
let subStr = str.subString(str.indexOf('{'), 1, str.lastIndexOf('}'));
return new Function(subStr);
}
// 检测Date类型（时间）
if (origin instanceof Date) return new Date(origin.getTime());
// 检测RegExp类型（正则）
if (origin instanceof RegExp) return new RegExp(origin);
// 检测Set类型（集合）
if (origin instanceof Set) return new Set([...origin]);
// 检测Map类型（哈希）
if (origin instanceof Map) return new Map([...origin]);
// 检测WeakSet类型（弱集合）
if (origin instanceof Set) return new WeakSet([...origin]);
// 检测WeakMap类型（弱哈希）
if (origin instanceof Map) return new WeakMap([...origin]);
// 检测Symbol类型（符号）
if (origin instanceof Symbol) return new Symbol(origin.description);
// 检测Uint8Array类型（二进制）
if (origin instanceof Uint8Array) return new Uint8Array(origin);
// 检测BigInt（特大数字）-> 虽然不是引用类型，但为了完备性，还是加上了
if (typeof origin === 'bigint') return new BigInt(origin);
...
}
并且优化了hashMap的判断；调研测试了先has的性能比先get好。 has(O(1)) < get(O(n))
// 去除旧代码
- const hashKey = hashMap.get(origin);
- if (hashKey) return hashKey;
// 采用 weakmap 自带的has检测
+ if (hashMap.has(origin)) return hashMap.get(origin);
代码
更改后完整进阶版如下：
function deepClone(origin, hashMap = new WeakMap()) {
// 判断是否是对象
if (origin == undefined || typeof origin !== 'object') return origin;
// 检测Function类型（函数）
// 截取通过将函数转换字符串，再截取函数内字符串的操作来进行深拷贝
if (origin instanceof Function) {
let str = origin.toString();
let subStr = str.subString(str.indexOf('{'), 1, str.lastIndexOf('}'));
return new Function(subStr);
}
// 检测Date类型（时间）
if (origin instanceof Date) return new Date(origin.getTime());
// 检测RegExp类型（正则）
if (origin instanceof RegExp) return new RegExp(origin);
// 检测Set类型（集合）
if (origin instanceof Set) return new Set([...origin]);
// 检测Map类型（哈希）
if (origin instanceof Map) return new Map([...origin]);
// 检测WeakSet类型（弱集合）
if (origin instanceof Set) return new WeakSet([...origin]);
// 检测WeakMap类型（弱哈希）
if (origin instanceof Map) return new WeakMap([...origin]);
// 检测Symbol类型（符号）
if (origin instanceof Symbol) return new Symbol(origin.description);
// 检测Uint8Array类型（二进制）
if (origin instanceof Uint8Array) return new Uint8Array(origin);
// 检测BigInt（特大数字）-> 虽然不是引用类型，但为了完备性，还是加上了
if (typeof origin === 'bigint') return new BigInt(origin);
// 这条优化了，先has性能比先get较好。 has(O(1)) < get(O(n))
if (hashMap.has(origin)) return hashMap.get(origin);
// 从原型上复制一个值
// *:利用原型构造器获取新的对象 如: [], {}
const target = new origin.constructor();
// 将数据存入map
hashMap.set(origin, target);
// 循环遍历当前层数据
for (let k in origin) {
// 判断当前属性是否为引用类型
if (origin.hasOwnProperty(k)) {
target[k] = deepClone(origin[k], hashMap);
}
}
return target;
}
测试一下
测试数据如下，可以自行拷贝检测：
const complexObj = {
name: 'cloneMan',
age: 99,
address: {
province: 'Guangdong',
city: 'Guangzhou',
},
hobbies: ['music', { hobbyName: 'reading' }, new Uint8Array([1, 2, 3])],
friends: new Set(['tom', 'jerry']),
weakSet: new WeakSet([{ keyName: 'ws1' }, { keyName: 'ws2' }]),
weakMapData: new WeakMap([[{ keyName: 'wm1' }, { keyName: 'wm2' }]]),
mapData: new Map([
['key1', 'value1'],
['key2', 'value2'],
]),
dates: [new Date(2020, 0, 1), new Date(2020, 0, 2)],
reg: /[a-z]+/g,
fn: function () {
console.log('fn');
},
sym: Symbol('symbol key'),
bigN: 123n,
};
接着是测试代码，如下所示：
// 深深的拷贝一下
const cloneObj = deepClone(complexObj);
// 修改区
cloneObj.bigN = 224n;
cloneObj.friends.add('Vito');
cloneObj.dates[0] = cloneObj.dates[0].getDate();
cloneObj.hobbies[2].set([101], 2);
cloneObj.mapData.set('key3', 'value33');
cloneObj.weakMapData.set({ keyName: 'ws3' });
cloneObj.sym = Symbol('new symbol key');
// 对比打印区
console.log(cloneObj === complexObj);
console.log(complexObj);
console.log(cloneObj);
从打印结果可以看出，我们成功实现了具备更多类型检测的深拷贝版本
这是一个功能较丰富的深拷贝实现，但对于某些复杂场景仍需进一步优化。例如WebWorker中的MessageChannel、Promise对象，Proxy兼容等等...
我会在未来进一步迭代，以实现一个更加完备与高性能的深拷贝✅。同时，也十分欢迎小伙伴们在评论区一起交流；我们共同学习，共同进步!
ps: 对于想学习更深层的深拷贝通用方案的同学，可以看看lodash的版本
总结
深拷贝可以完全拷贝一个对象，生成两个独立的且相互不影响的对象。
明白各种深拷贝实现的思路和性能差异，可以在不同场景选用最优的方案。