一文带你详细了解JavaScript中的深拷贝

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一文带你详细了解JavaScript中的深拷贝

网上有很多关于深拷贝的文章,但是质量良莠不齐,有很多都考虑得不周到,写的方法比较简陋,难以令人满意。本文旨在完成一个完美的深拷贝,大家看了如果有问题,欢迎一起补充完善。

评价一个深拷贝是否完善,请检查以下问题是否都实现了:

基本类型数据是否能拷贝?

键和值都是基本类型的普通对象是否能拷贝?

Symbol作为对象的key是否能拷贝?

DateRegExp对象类型是否能拷贝?

MapSet对象类型是否能拷贝?

Function对象类型是否能拷贝?(函数我们一般不用深拷贝)

对象的原型是否能拷贝?

不可枚举属性是否能拷贝?

循环引用是否能拷贝?

怎样?你写的深拷贝够完善吗?

深拷贝的最终实现

这里先直接给出最终的代码版本,方便想快速了解的人查看,当然,你想一步步了解可以继续查看文章余下的内容:

function deepClone(target) {    const map = new WeakMap()        function isObject(target) {        return (typeof target === 'object' && target ) || typeof target === 'function'    }    function clone(data) {        if (!isObject(data)) {            return data        }        if ([Date, RegExp].includes(data.constructor)) {            return new data.constructor(data)        }        if (typeof data === 'function') {            return new Function('return ' + data.toString())()        }        const exist = map.get(data)        if (exist) {            return exist        }        if (data instanceof Map) {            const result = new Map()            map.set(data, result)            data.forEach((val, key) => {                if (isObject(val)) {                    result.set(key, clone(val))                } else {                    result.set(key, val)                }            })            return result        }        if (data instanceof Set) {            const result = new Set()            map.set(data, result)            data.forEach(val => {                if (isObject(val)) {                    result.add(clone(val))                } else {                    result.add(val)                }            })            return result        }        const keys = Reflect.ownKeys(data)        const allDesc = Object.getOwnPropertyDescriptors(data)        const result = Object.create(Object.getPrototypeOf(data), allDesc)        map.set(data, result)        keys.forEach(key => {            const val = data[key]            if (isObject(val)) {                result[key] = clone(val)            } else {                result[key] = val            }        })        return result    }    return clone(target)}
登录后复制1. JavaScript数据类型的拷贝原理

先看看JS数据类型图(除了Object,其他都是基础类型): 在JavaScript中,基础类型值的复制是直接拷贝一份新的一模一样的数据,这两份数据相互独立,互不影响。而引用类型值(Object类型)的复制是传递对象的引用(也就是对象所在的内存地址,即指向对象的指针),相当于多个变量指向同一个对象,那么只要其中的一个变量对这个对象进行修改,其他的变量所指向的对象也会跟着修改(因为它们指向的是同一个对象)。如下图:

2. 深浅拷贝

深浅拷贝主要针对的是Object类型,基础类型的值本身即是复制一模一样的一份,不区分深浅拷贝。这里我们先给出测试的拷贝对象,大家可以拿这个obj对象来测试一下自己写的深拷贝函数是否完善:

// 测试的obj对象const obj = {    // =========== 1.基础数据类型 ===========    num: 0, // number    str: '', // string    bool: true, // boolean    unf: undefined, // undefined    nul: null, // null    sym: Symbol('sym'), // symbol    bign: BigInt(1n), // bigint    // =========== 2.Object类型 ===========    // 普通对象    obj: {        name: '我是一个对象',        id: 1    },    // 数组    arr: [0, 1, 2],    // 函数    func: function () {        console.log('我是一个函数')    },    // 日期    date: new Date(0),    // 正则    reg: new RegExp('/我是一个正则/ig'),    // Map    map: new Map().set('mapKey', 1),    // Set    set: new Set().add('set'),    // =========== 3.其他 ===========    [Symbol('1')]: 1  // Symbol作为key};// 4.添加不可枚举属性Object.defineProperty(obj, 'innumerable', {    enumerable: false,    value: '不可枚举属性'});// 5.设置原型对象Object.setPrototypeOf(obj, {    proto: 'proto'})// 6.设置loop成循环引用的属性obj.loop = obj
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obj对象在Chrome浏览器中的结果:

2.1 浅拷贝

浅拷贝: 创建一个新的对象,来接受你要重新复制或引用的对象值。如果对象属性是基本的数据类型,复制的就是基本类型的值给新对象;但如果属性是引用数据类型,复制的就是内存中的地址,如果其中一个对象改变了这个内存中的地址所指向的对象,肯定会影响到另一个对象。

首先我们看看一些浅拷贝的方法(详细了解可点击对应方法的超链接):

方法使用方式注意事项Object.assign()Object.assign(target, ...sources) 说明:用于将所有可枚举属性的值从一个或多个源对象分配到目标对象。它将返回目标对象。1.不会拷贝对象的继承属性; 2.不会拷贝对象的不可枚举的属性;3.可以拷贝 Symbol 类型的属性。展开语法let objClone = { ...obj };缺陷和Object.assign()差不多,但是如果属性都是基本类型的值,使用扩展运算符进行浅拷贝会更加方便。Array.prototype.concat()拷贝数组const new_array = old_array.concat(value1[, value2[, ...[, valueN]]])浅拷贝,适用于基本类型值的数组Array.prototype.slice()拷贝数组arr.slice([begin[, end]])浅拷贝,适用于基本类型值的数组

这里只列举了常用的几种方式,除此之外当然还有其他更多的方式。注意,我们直接使用=赋值不是浅拷贝,因为它是直接指向同一个对象了,并没有返回一个新对象。

手动实现一个浅拷贝:

function shallowClone(target) {    if (typeof target === 'object' && target !== null) {        const cloneTarget = Array.isArray(target) ? [] : {};        for (let prop in target) {            if (target.hasOwnProperty(prop)) {                cloneTarget[prop] = target[prop];            }        }        return cloneTarget;    } else {        return target;    }}// 测试const shallowCloneObj = shallowClone(obj)shallowCloneObj === obj  // false,返回的是一个新对象shallowCloneObj.arr === obj.arr  // true,对于对象类型只拷贝了引用
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从上面这段代码可以看出,利用类型判断(查看typeof),针对引用类型的对象进行 for 循环遍历对象属性赋值给目标对象的属性(for...in语句以任意顺序遍历一个对象的除Symbol以外的可枚举属性,包含原型上的属性。查看for…in),基本就可以手工实现一个浅拷贝的代码了。

2.2 深拷贝

深拷贝:创建一个新的对象,将一个对象从内存中完整地拷贝出来一份给该新对象,并从堆内存中开辟一个全新的空间存放新对象,且新对象的修改并不会改变原对象,二者实现真正的分离。

看看现存的一些深拷贝的方法:

方法1:JSON.stringify()

JSON.stringfy() 其实就是将一个 JavaScript 对象或值转换为 JSON 字符串,最后再用 JSON.parse() 的方法将JSON 字符串生成一个新的对象。(点这了解:JSON.stringfy()、JSON.parse())

使用如下:

function deepClone(target) {    if (typeof target === 'object' && target !== null) {        return JSON.parse(JSON.stringify(target));    } else {        return target;    }}// 开头的测试obj存在BigInt类型、循环引用,JSON.stringfy()执行会报错,所以除去这两个条件进行测试const clonedObj = deepClone(obj)// 测试clonedObj === obj  // false,返回的是一个新对象clonedObj.arr === obj.arr  // false,说明拷贝的不是引用
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浏览器执行结果:

从以上结果我们可知JSON.stringfy() 存在以下一些问题:

执行会报错:存在BigInt类型、循环引用。

拷贝Date引用类型会变成字符串。

键值会消失:对象的值中为FunctionUndefinedSymbol 这几种类型,。

键值变成空对象:对象的值中为MapSetRegExp这几种类型。

无法拷贝:不可枚举属性、对象的原型链。

补充:其他更详细的内容请查看官方文档:JSON.stringify()

由于以上种种限制条件,JSON.stringfy() 方式仅限于深拷贝一些普通的对象,对于更复杂的数据类型,我们需要另寻他路。

方法2:递归基础版深拷贝

手动递归实现深拷贝,我们只需要完成以下2点即可:

对于基础类型,我们只需要简单地赋值即可(使用=)。

对于引用类型,我们需要创建新的对象,并通过遍历键来赋值对应的值,这个过程中如果遇到 Object 类型还需要再次进行遍历。

function deepClone(target) {    if (typeof target === 'object' && target) {        let cloneObj = {}        for (const key in target) { // 遍历            const val = target[key]            if (typeof val === 'object' && val) {                cloneObj[key] = deepClone(val) // 是对象就再次调用该函数递归            } else {                cloneObj[key] = val // 基本类型的话直接复制值            }        }        return cloneObj    } else {        return target;    }}// 开头的测试obj存在循环引用,除去这个条件进行测试const clonedObj = deepClone(obj)// 测试clonedObj === obj  // false,返回的是一个新对象clonedObj.arr === obj.arr  // false,说明拷贝的不是引用
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浏览器执行结果:

该基础版本存在许多问题:

不能处理循环引用。

只考虑了Object对象,而Array对象、Date对象、RegExp对象、Map对象、Set对象都变成了Object对象,且值也不正确。

丢失了属性名为Symbol类型的属性。

丢失了不可枚举的属性。

原型上的属性也被添加到拷贝的对象中了。

如果存在循环引用的话,以上代码会导致无限递归,从而使得堆栈溢出。如下例子:

const a = {}const b = {}a.b = bb.a = adeepClone(a)
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对象 a 的键 b 指向对象 b,对象 b 的键 a 指向对象 a,查看a对象,可以看到是无限循环的: 对对象a执行深拷贝,会出现死循环,从而耗尽内存,进而报错:堆栈溢出 如何避免这种情况呢?一种简单的方式就是把已添加的对象记录下来,这样下次碰到相同的对象引用时,直接指向记录中的对象即可。要实现这个记录功能,我们可以借助 ES6 推出的 WeakMap 对象,该对象是一组键/值对的集合,其中的键是弱引用的。其键必须是对象,而值可以是任意的。(WeakMap相关见这:WeakMap)

针对以上基础版深拷贝存在的缺陷,我们进一步去完善,实现一个完美的深拷贝

方法3:递归完美版深拷贝

对于基础版深拷贝存在的问题,我们一一改进:

存在的问题改进方案1. 不能处理循环引用使用 WeakMap 作为一个Hash表来进行查询2. 只考虑了Object对象当参数为 DateRegExpFunctionMapSet,则直接生成一个新的实例返回3. 属性名为Symbol的属性4. 丢失了不可枚举的属性针对能够遍历对象的不可枚举属性以及 Symbol 类型,我们可以使用 Reflect.ownKeys()Reflect.ownKeys(obj)相当于[...Object.getOwnPropertyNames(obj), ...Object.getOwnPropertySymbols(obj)]4. 原型上的属性Object.getOwnPropertyDescriptors()设置属性描述对象,以及Object.create()方式继承原型链

代码实现:

function deepClone(target) {    // WeakMap作为记录对象Hash表(用于防止循环引用)    const map = new WeakMap()    // 判断是否为object类型的辅助函数,减少重复代码    function isObject(target) {        return (typeof target === 'object' && target ) || typeof target === 'function'    }    function clone(data) {        // 基础类型直接返回值        if (!isObject(data)) {            return data        }        // 日期或者正则对象则直接构造一个新的对象返回        if ([Date, RegExp].includes(data.constructor)) {            return new data.constructor(data)        }        // 处理函数对象        if (typeof data === 'function') {            return new Function('return ' + data.toString())()        }        // 如果该对象已存在,则直接返回该对象        const exist = map.get(data)        if (exist) {            return exist        }        // 处理Map对象        if (data instanceof Map) {            const result = new Map()            map.set(data, result)            data.forEach((val, key) => {                // 注意:map中的值为object的话也得深拷贝                if (isObject(val)) {                    result.set(key, clone(val))                } else {                    result.set(key, val)                }            })            return result        }        // 处理Set对象        if (data instanceof Set) {            const result = new Set()            map.set(data, result)            data.forEach(val => {                // 注意:set中的值为object的话也得深拷贝                if (isObject(val)) {                    result.add(clone(val))                } else {                    result.add(val)                }            })            return result        }        // 收集键名(考虑了以Symbol作为key以及不可枚举的属性)        const keys = Reflect.ownKeys(data)        // 利用 Object 的 getOwnPropertyDescriptors 方法可以获得对象的所有属性以及对应的属性描述        const allDesc = Object.getOwnPropertyDescriptors(data)        // 结合 Object 的 create 方法创建一个新对象,并继承传入原对象的原型链, 这里得到的result是对data的浅拷贝        const result = Object.create(Object.getPrototypeOf(data), allDesc)        // 新对象加入到map中,进行记录        map.set(data, result)        // Object.create()是浅拷贝,所以要判断并递归执行深拷贝        keys.forEach(key => {            const val = data[key]            if (isObject(val)) {                // 属性值为 对象类型 或 函数对象 的话也需要进行深拷贝                result[key] = clone(val)            } else {                result[key] = val            }        })        return result    }    return clone(target)}// 测试const clonedObj = deepClone(obj)clonedObj === obj  // false,返回的是一个新对象clonedObj.arr === obj.arr  // false,说明拷贝的不是引用clonedObj.func === obj.func  // false,说明function也复制了一份clonedObj.proto  // proto,可以取到原型的属性
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详细的说明见代码中的注释,更多测试希望大家自己动手尝试验证一下以加深印象。

在遍历 Object 类型数据时,我们需要把 Symbol 类型的键名也考虑进来,所以不能通过 Object.keys 获取键名或 for...in 方式遍历,而是通过Reflect.ownKeys()获取所有自身的键名(getOwnPropertyNamesgetOwnPropertySymbols 函数将键名组合成数组也行:[...Object.getOwnPropertyNames(obj), ...Object.getOwnPropertySymbols(obj)]),然后再遍历递归,最终实现拷贝。

浏览器执行结果: 可以发现我们的cloneObj对象和原来的obj对象一模一样,并且修改cloneObj对象的各个属性都不会对obj对象造成影响。其他的大家再多尝试体会哦!

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