第二十三篇 如何写一个完整的深拷贝?

上一篇已经解释了什么是深拷贝,现在我们来一起实现一个完整且专业的深拷贝。推荐阅读:理解js的深拷贝和浅拷贝原理和实现的方法

1. 简易版及问题

JSON.parse(JSON.stringify());

估计这个api能覆盖大多数的应用场景,没错,谈到深拷贝,我第一个想到的也是它。但是实际上,对于某些严格的场景来说,这个方法是有巨大的坑的。问题如下:

(1)无法解决循环引用的问题。举个例子:

const a = {val:2};
a.target = a;

拷贝a会出现系统栈溢出,因为出现了无限递归的情况。

(2)无法拷贝一写特殊的对象,诸如 RegExp, Date, Set, Map等。

(3)无法拷贝函数(划重点)。

因此这个api先pass掉,我们重新写一个深拷贝,简易版如下:

const deepClone = (target) => {
  if (typeof target === 'object' && target !== null) {
    const cloneTarget = Array.isArray(target) ? []: {};
    for (let prop in target) {
      if (target.hasOwnProperty(prop)) {
          cloneTarget[prop] = deepClone(target[prop]);
      }
    }
    return cloneTarget;
  } else {
    return target;
  }
}

现在,我们以刚刚发现的三个问题为导向,一步步来完善、优化我们的深拷贝代码。

2. 解决循环引用

现在问题如下:

let obj = {val : 100};
obj.target = obj;

deepClone(obj);//报错: RangeError: Maximum call stack size exceeded

这就是循环引用。我们怎么来解决这个问题呢?

创建一个Map。记录下已经拷贝过的对象,如果说已经拷贝过,那直接返回它行了。

const isObject = (target) => (typeof target === 'object' || typeof target === 'function') && target !== null;

const deepClone = (target, map = new Map()) => { 
  if(map.get(target))  
    return target; 
 
 
  if (isObject(target)) { 
    map.set(target, true); 
    const cloneTarget = Array.isArray(target) ? []: {}; 
    for (let prop in target) { 
      if (target.hasOwnProperty(prop)) { 
          cloneTarget[prop] = deepClone(target[prop],map); 
      } 
    } 
    return cloneTarget; 
  } else { 
    return target; 
  } 
}

现在来试一试:

const a = {val:2};
a.target = a;
let newA = deepClone(a);
console.log(newA)//{ val: 2, target: { val: 2, target: [Circular] } }

好像是没有问题了, 拷贝也完成了。但还是有一个潜在的坑, 就是map 上的 key 和 map 构成了强引用关系,这是相当危险的。我给你解释一下与之相对的弱引用的概念你就明白了:

在计算机程序设计中,弱引用与强引用相对, 是指不能确保其引用的对象不会被垃圾回收器回收的引用。 一个对象若只被弱引用所引用,则被认为是不可访问(或弱可访问)的,并因此可能在任何时刻被回收。 –百度百科

说的有一点绕,我用大白话解释一下,被弱引用的对象可以在任何时候被回收,而对于强引用来说,只要这个强引用还在,那么对象无法被回收。拿上面的例子说,map和a一直是强引用的关系,在程序结束之前,a所占的内存空间一直不会被释放

怎么解决这个问题?

很简单,让map的key和map构成弱引用即可。ES6给我们提供了这样的数据结构,它的名字叫WeakMap,它是一种特殊的Map,其中的键是弱引用的。其键必须是对象,而值可以是任意的。

稍微改造一下即可:

const deepClone = (target, map = new WeakMap()) => {
  //...
}

3.拷贝特殊对象

可继续遍历

对于特殊的对象,我们使用以下方式来鉴别:

Object.prototype.toString.call(obj);

梳理一下对于可遍历对象会有什么结果:

["object Map"]
["object Set"]
["object Array"]
["object Object"]
["object Arguments"]

好,以这些不同的字符串为依据,我们就可以成功地鉴别这些对象。

const getType = Object.prototype.toString.call(obj);

const canTraverse = {
  '[object Map]': true,
  '[object Set]': true,
  '[object Array]': true,
  '[object Object]': true,
  '[object Arguments]': true,
};

const deepClone = (target, map = new Map()) => {
  if(!isObject(target)) 
    return target;
  let type = getType(target);
  let cloneTarget;
  if(!canTraverse[type]) {
    // 处理不能遍历的对象
    return;
  }else {
    // 这波操作相当关键,可以保证对象的原型不丢失!
    let ctor = target.prototype;
    cloneTarget = new ctor();
  }

  if(map.get(target)) 
    return target;
  map.put(target, true);

  if(type === mapTag) {
    //处理Map
    target.forEach((item, key) => {
      cloneTarget.set(deepClone(key), deepClone(item));
    })
  }
  
  if(type === setTag) {
    //处理Set
    target.forEach(item => {
      target.add(deepClone(item));
    })
  }

  // 处理数组和对象
  for (let prop in target) {
    if (target.hasOwnProperty(prop)) {
        cloneTarget[prop] = deepClone(target[prop]);
    }
  }
  return cloneTarget;
}

不可遍历的对象

const boolTag = '[object Boolean]';
const numberTag = '[object Number]';
const stringTag = '[object String]';
const dateTag = '[object Date]';
const errorTag = '[object Error]';
const regexpTag = '[object RegExp]';
const funcTag = '[object Function]';

对于不可遍历的对象,不同的对象有不同的处理。

const handleRegExp = (target) => {
  const { source, flags } = target;
  return new target.constructor(source, flags);
}

const handleFunc = (target) => {
  // 待会的重点部分
}

const handleNotTraverse = (target, tag) => {
  const Ctor = targe.constructor;
  switch(tag) {
    case boolTag:
    case numberTag:
    case stringTag:
    case errorTag: 
    case dateTag:
      return new Ctor(target);
    case regexpTag:
      return handleRegExp(target);
    case funcTag:
      return handleFunc(target);
    default:
      return new Ctor(target);
  }
}

4.拷贝函数

虽然函数也是对象,但是它过于特殊,我们单独把它拿出来拆解。

提到函数,在JS种有两种函数,一种是普通函数,另一种是箭头函数。每个普通函数都是Function的实例,而箭头函数不是任何类的实例,每次调用都是不一样的引用。那我们只需要处理普通函数的情况,箭头函数直接返回它本身就好了。

那么如何来区分两者呢?

答案是:利用原型。箭头函数是不存在原型的。

代码如下:

const handleFunc = (func) => {
  // 箭头函数直接返回自身
  if(!func.prototype) return func;
  const bodyReg = /(?<={)(.|\n)+(?=})/m;
  const paramReg = /(?<=\().+(?=\)\s+{)/;
  const funcString = func.toString();
  // 分别匹配 函数参数 和 函数体
  const param = paramReg.exec(funcString);
  const body = bodyReg.exec(funcString);
  if(!body) return null;
  if (param) {
    const paramArr = param[0].split(',');
    return new Function(...paramArr, body[0]);
  } else {
    return new Function(body[0]);
  }
}

到现在,我们的深拷贝就实现地比较完善了。不过在测试的过程中,我也发现了一个小小的bug。

5.小小的bug

如下所示:

const target = new Boolean(false);
const Ctor = target.constructor;
new Ctor(target); // 结果为 Boolean {true} 而不是 false。

对于这样一个bug,我们可以对Boolean拷贝做最简单的修改,

调用valueOf:new target.constructor(target.valueOf())。

但实际上,这种写法是不推荐的。因为在ES6后不推荐使用【new基本类型()】这样的语法,所以es6中的新类型Symbol是不能直接new的,只能通过new Object(SymbelType)。

因此我们接下来统一一下:

const handleNotTraverse = (target, tag) => {
  const Ctor = targe.constructor;
  switch(tag) {
    case boolTag:
      return new Object(Boolean.prototype.valueOf.call(target));
    case numberTag:
      return new Object(Number.prototype.valueOf.call(target));
    case stringTag:
      return new Object(String.prototype.valueOf.call(target));
    case errorTag: 
    case dateTag:
      return new Ctor(target);
    case regexpTag:
      return handleRegExp(target);
    case funcTag:
      return handleFunc(target);
    default:
      return new Ctor(target);
  }
}

6.完整代码展示

OK!是时候给大家放出完整版的深拷贝啦:

const getType = obj => Object.prototype.toString.call(obj);

const isObject = (target) => (typeof target === 'object' || typeof target === 'function') && target !== null;

const canTraverse = {
  '[object Map]': true,
  '[object Set]': true,
  '[object Array]': true,
  '[object Object]': true,
  '[object Arguments]': true,
};
const mapTag = '[object Map]';
const setTag = '[object Set]';
const boolTag = '[object Boolean]';
const numberTag = '[object Number]';
const stringTag = '[object String]';
const symbolTag = '[object Symbol]';
const dateTag = '[object Date]';
const errorTag = '[object Error]';
const regexpTag = '[object RegExp]';
const funcTag = '[object Function]';

const handleRegExp = (target) => {
  const { source, flags } = target;
  return new target.constructor(source, flags);
}

const handleFunc = (func) => {
  // 箭头函数直接返回自身
  if(!func.prototype) return func;
  const bodyReg = /(?<={)(.|\n)+(?=})/m;
  const paramReg = /(?<=\().+(?=\)\s+{)/; const funcString = func.toString(); // 分别匹配 函数参数 和 函数体 const param = paramReg.exec(funcString); const body = bodyReg.exec(funcString); if(!body) return null; if (param) { const paramArr = param[0].split(','); return new Function(...paramArr, body[0]); } else { return new Function(body[0]); } } const handleNotTraverse = (target, tag) => {
  const Ctor = target.constructor;
  switch(tag) {
    case boolTag:
      return new Object(Boolean.prototype.valueOf.call(target));
    case numberTag:
      return new Object(Number.prototype.valueOf.call(target));
    case stringTag:
      return new Object(String.prototype.valueOf.call(target));
    case symbolTag:
      return new Object(Symbol.prototype.valueOf.call(target));
    case errorTag: 
    case dateTag:
      return new Ctor(target);
    case regexpTag:
      return handleRegExp(target);
    case funcTag:
      return handleFunc(target);
    default:
      return new Ctor(target);
  }
}

const deepClone = (target, map = new WeakMap()) => {
  if(!isObject(target)) 
    return target;
  let type = getType(target);
  let cloneTarget;
  if(!canTraverse[type]) {
    // 处理不能遍历的对象
    return handleNotTraverse(target, type);
  }else {
    // 这波操作相当关键,可以保证对象的原型不丢失!
    let ctor = target.constructor;
    cloneTarget = new ctor();
  }

  if(map.get(target)) 
    return target;
  map.set(target, true);

  if(type === mapTag) {
    //处理Map
    target.forEach((item, key) => {
      cloneTarget.set(deepClone(key, map), deepClone(item, map));
    })
  }
  
  if(type === setTag) {
    //处理Set
    target.forEach(item => {
      cloneTarget.add(deepClone(item, map));
    })
  }

  // 处理数组和对象
  for (let prop in target) {
    if (target.hasOwnProperty(prop)) {
        cloneTarget[prop] = deepClone(target[prop], map);
    }
  }
  return cloneTarget;
}

更多相关文章推荐:
(建议收藏)原生JS知识系统整理

1. 本站所有免费资源来源于用户上传和网络,因此不包含技术服务请大家谅解!如有侵权请邮件联系客服!
2. 本站不保证所提供下载的免费资源的准确性、安全性和完整性,免费资源仅供下载学习之用!如有链接无法下载、失效,请联系客服处理!
3. 您必须在下载后的24个小时之内,从您的电脑中彻底删除上述内容资源!如用于商业或者非法用途,与本站无关,一切后果请用户自负!
4. 如果您也有好的资源或技术教程,您可以投稿发布,成功分享后有站币奖励和额外收入!
5. 加入前端开发QQ群:565733884,我们大家一起来交流技术!
码云笔记 » 第二十三篇 如何写一个完整的深拷贝?

发表评论