精学手撕系列——深浅拷贝原理-深浅拷贝的原理

一.JS中浅拷贝的手段有哪些？

1.什么是拷贝？
我们来看下面一个例子，帮助大家区分赋值与拷贝的区别：

let arr = [1, 2, 3]; 
let newArr = arr; 
newArr[0] = 100; 
 
console.log(arr); // [100, 2, 3]

这是直接赋值的情况，不涉及任何拷贝。当改变newArr的时候，由于是同一个引用，arr指向的值也跟着改变。

现在进行浅拷贝：

let arr = [1, 2, 3]; 
let newArr = arr.slice(); 
newArr[0] = 100; 
 
console.log(arr); //[1, 2, 3]

当我们修改newArr的时候，arr的值并不改变，这是因为newArr是arr浅拷贝后的结果，newArr和arr现在是两个不同的引用地址了。

但我们再来看一个潜在的问题：

let arr = [1, 2, {val: 4}]; 
let newArr = arr.slice(); 
newArr[2].val = 1000; 
 
console.log(arr);//[ 1, 2, { val: 1000 } ]

这里我们明显看到，浅拷贝虽然只能复制一层内容。但如果复制的第一层内容中，有复杂数据类型(数组/对象)，那么浅拷贝将失效，这也是浅拷贝最大的限制所在了。

但幸运的是，深拷贝就是为了解决这个问题而生的，它能解决无限层级的对象嵌套问题，实现彻底的拷贝。深拷贝我们在下一道题中介绍。

接下来，我们来归纳一下JS中实现的浅拷贝都有哪些方法呢？

2.手动实现

const shallClone = (target) => { 
  if (typeof target === 'object' && target !== null) { 
    const cloneTarget = Array.isArray(target) ? [] : {}; 
    for (let prop in target) { 
      if (target.hasOwnProperty(prop)) { // 遍历对象自身可枚举属性（不考虑继承属性和原型对象） 
        cloneTarget[prop] = target[prop]; 
    } 
    return cloneTarget; 
  } else { 
    return target; 
  } 
}

3.Object.assign
但是需要注意的是，Object.assgin() 拷贝的是对象的属性的引用，而不是对象本身。

let obj = { name: 'sy', age: 18 }; 
const obj2 = Object.assign({}, obj, {Newname: 'sss'}); 
console.log(obj2);  // {name: "sy", age: 18, Newname: "sss"}

4.concat()浅拷贝数组

let arr = [1, 2, 3]; 
let newArr = arr.concat(); 
newArr[1] = 100; 
console.log(arr); //[ 1, 2, 3 ]

5.slice()浅拷贝
开头例子就是！！

6. ...展开运算符

let arr = [1, 2, 3]; 
let newArr = [...arr]; //跟arr.slice()是一样的效果

二.JS中深拷贝的手段有哪些？
在实现一个完整版的深拷贝函数之前，看看有没有某个api能帮助我们完成深拷贝？

1.api版-简易版

JSON.parse(JSON.stringify());

从下面例子中，我们可以看出简易版的深拷贝，已经做到了。

let arr = [10, [100, 200], { x: 10, y:20}]; 
let newArr = JSON.parse(JSON.stringify(arr));  
console.log(newArr[2] === arr[2]; //  false

其实，上面的api，它所使用的是暴力法，什么是暴力法呢，在这里给大家解释一下：

暴力法：把原始数据直接变为字符串，再把字符串变为对象，（此时浏览器会重新开辟所有的内存空间），实现深拷贝。

但是直接供我们使用的api，往往会有一些自己的弊端，比如我们看下面这个例子

let obj = { 
  a: 100, 
  b: [10, 20, 30], 
  c: { 
    x: 10 
  }, 
  d: /^\d+$/， 
   // d: function() {} 
  // d: new Date() 
  // d: BigInt('10') 
  // d: Symbol('f') 
}; 
 
let newObj = JSON.parse(JSON.stringify(obj)); 
console.log(newObj); 
/* 
  {a: 100, b: Array(3), c: {…}, d: {…}} 
    a: 100 
    b: (3) [10, 20, 30] 
    c: {x: 10} 
    d: {} 
    __proto__: Object 
  } 
*/

从上面例子的输出结果中，我们可以看出，正则属性直接变成了空对象。

那假如我们再把最后一个属性，换成其它类型试一试，我们同理也可以发现，JSON.parse(JSON.stringify()) 都是有弊端的。我们总结一下：

正则属性会变为空对象
函数会直接消失
日期直接字符串
Symbol直接消失
BigInt('10')，直接报错
undefined会直接消失
所以当对象中没有以上形式的属性时，可以用JSON.parse(JSON.stringify())。

但是此方法还有一个弊端，那就是循环引用问题，举个例子：

const a = {value: 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.实现简易版深拷贝
发现上面弊端后，我们来手写一版深拷贝

此种方法，不考虑循环引用问题，也不考虑特殊对象的问题

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

现在我们以发现的几个问题为导向，依次完善深拷贝函数

3.解决循环引用
问题如下：

let obj = { value: 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（Map类似于对象，也是键值对的集合，但是“键”可以是对象），记录下已经拷贝过的对象，如果已经拷贝过，那直接返回就行了.

其原理是每次拷贝引用类型的时候，都设置一个true作为标记，等下次再遍历该对象的时候，就知道它是否已经拷贝过。

const isObject = (target) => (typeof target === 'object' || typeof target === 'function') && target !== null; 
 
function deepClone (target, map = new Map()) { 
  // 先判断该引用类型是否被 拷贝过 
  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(props)) { 
        cloneTarget[prop] = deepClone(target[props], map); 
      } 
    } 
    return cloneTarget; 
  } else { 
    return target; 
  } 
}

现在我们就可以到已经成功了：

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，便会造成严重的内存泄漏问题。

怎么解决这个问题呢？

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。

稍微改造一下极课：

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

4.解决特殊对象问题(RegExp,Date...)
如果传入的对象格式满足，正则或日期格式的话，返回一个新的正则或日期对象的实例

function deepClone (target, map = new Map()) { 
  
  // 检测当前对象target是否与 正则、日期格式对象匹配 
  if (/^(RegExp|Date)$/i.test(target.constructor.name)){ 
    new constructor(target); 
  } 
}

5.完整版深克隆实现源码

const isObject = (target) => (typeof target === 'object' || typeof target === 'function') && target !== null; 
 
function deepClone (target, map = new Map()) { 
  // 先判断该引用类型是否被 拷贝过 
  if (map.get(target)) { 
    return target; 
  } 
 
  // 检测当前对象target是否与 正则、日期格式对象匹配 
  if (/^(RegExp|Date)$/i.test(target.constructor.name)){ 
    new constructor(target); 
  } 
 
  if (isObject(target)) { 
    map.set(target, true); 
    const cloneTarget = Array.isArray(target) ? [] : {}; 
    for (let prop in target) { 
      if (target.hasOwnProperty(props)) { 
        cloneTarget[prop] = deepClone(target[props], map); 
      } 
    } 
    return cloneTarget; 
  } else { 
    return target; 
  } 
}

补充：Object.keys(obj)只遍历私有属性（原型上可能有公共的方法，无法遍历）