JavaScript 中更现代的深拷贝方法！-51CTO.COM

在日常开发中，深拷贝是一个常见需求，我们可以通过 JSON 转换、递归、 Lodash _.cloneDeep() 等方式实现。实际上，JavaScript 中提供了一个原生 API 来执行对象的深拷贝：structuredClone。它可以通过结构化克隆算法创建一个给定值的深拷贝，并且还可以传输原始值的可转移对象。本文将深入探讨 structuredClone() 函数的原理、使用方法及注意事项，以帮助开发者更好地应用现代 JavaScript 技术实现深拷贝。

基本使用

structuredClone() 的实用方式很简单，只需将原始对象传递给该函数，它将返回具有不同引用和对象属性引用的深层副本·：

const originalObject = {
  name: "John",
  age: 30,
  address: {
    street: "123 Main St",
    city: "Anytown",
    state: "Anystate"
  },
  date: new Date(123),
  
}

const copied = structuredClone(originalObject);

这里 copied 的结果如下：

可以看到，这里不仅拷贝了对象，还拷贝了嵌套的对象和数组，甚至 Date 对象。structuredClone() 不仅可以做到这些，还可以：

拷贝无限嵌套的对象和数组；
拷贝循环引用；
拷贝各种 JavaScript 类型，例如Date、Set、Map、Error、RegExp、ArrayBuffer, Blob、File、ImageData等；
拷贝同样，所使用的结构化克隆算法也structuredClone()不能克隆 DOM 元素。将 HTMLElement 对象传递给structuredClone()将导致如上所示的错误。
任何可转移的对象。

在 JavaScript 中，可转移对象（Transferable Objects）是指 ArrayBuffer 和 MessagePort 等类型的对象，它们可以在主线程和 Web Worker 线程之间相互传递，同时还可以实现零拷贝内存共享，提高性能。这是由于可转移对象具有两个特点：
可共享：可转移对象本身没有所有权，可以在多个线程之间共享，实现零拷贝内存共享。
可转移：调用 Transferable API 时，可转移对象会从发送方（发送线程）转移到接收方（接收线程），不再存在于原始线程中，因此可以避免内存拷贝和分配等开销。

要注意的是，使用可转移对象时必须小心处理，因为一旦对象被转移，原线程将不再拥有该对象的所有权，因此在发送线程中不能再访问该对象。此外，在接收线程中使用可转移对象时，也需要根据需求进行显式释放，否则可能会导致内存泄漏和其他问题。

例如，对于以下结构，仍然可以使用structuredClone()进行深拷贝：

const originalObject = {
  set: new Set([1, 3, 3]),
  map: new Map([[1, 2]]),
  regex: /foo/,
  deep: { array: [ new File(someBlobData, 'file.txt') ] },
  error: new Error('Hello!')
}
originalObject.circular = originalObject

const copied = structuredClone(originalObject)

当对象中存在循环引用时，仍然可以通过 structuredClone() 进行深拷贝。

缺点

当然，structuredClone() 也并不是完美的，下面就来看看有哪些 structuredClone() 不能拷贝的数据类型。

函数或方法

当拷贝函数时，就会抛出异常：

function func() {}

const funcClone = structuredClone(func);

输出结果如下：

当拷贝方法时，也会抛出异常：

const car = {
  make: 'BMW',
  move() {
    console.log('vroom');
  },
};

car.basedOn = car;

const cloned = structuredClone(car);

输出结果如下：

DOM 节点

当拷贝 DOM 节点时，也会抛出异常：

const input = document.querySelector('#text-field');

// ❌ Failed: HTMLInputElement object could not be cloned.
const clone = structuredClone(input);

属性描述符、setter 和 getter

属性描述符、setter 和 getter 以及类似的元数据都不能被克隆。例如，对于 getter，结果值被克隆，但 getter 函数本身没有被克隆（或任何其他属性元数据）：

structuredClone({ get foo() { return 'bar' } })

输出结果如下：

{ foo: 'bar' }

对象原型

原型链不能被遍历或拷贝。所以如果克隆一个实例 MyClass，克隆的对象将不再是这个类的一个实例（但是这个类的所有有效属性都将被拷贝）

class MyClass { 
  foo = 'bar' 
  myMethod() { /* ... */ }
}
const myClass = new MyClass()

const cloned = structuredClone(myClass)
// { foo: 'bar' }

cloned instanceof myClass // false

支持拷贝的类型

structuredClone() 支持拷贝的类型如下：

JS 内置对象

Array（数组）、ArrayBuffer（数据缓冲区）、Boolean（布尔类型）、DataView（数据视图）、Date（日期类型）、Error（错误类型，包括下面列出的具体类型）、Map（映射类型）、Object （仅指纯对象，如从对象字面量中创建的对象）、原始类型（除symbol外，即 number、string、null、undefined、boolean、BigInt）、RegExp（正则表达式）、Set（集合类型）、TypedArray（类型化数组）。

Error 类型

Error、EvalError、RangeError、ReferenceError、SyntaxError、TypeError、URIError。

Web/API 类型

AudioData、Blob、CryptoKey、DOMException、DOMMatrix、DOMMatrixReadOnly、DOMPoint、DomQuad、DomRect、File、FileList、FileSystemDirectoryHandle、FileSystemFileHandle、FileSystemHandle、ImageBitmap、ImageData、RTCCertificate、VideoFrame。

浏览器支持

目前主流浏览器都支持 structuredClone API：

为什么不用 JSON.parse(JSON.stringify(x))？

我们平时可能会通过 JSON.parse(JSON.stringify(x)) 来进行深拷贝，那它有什么缺点呢？

来看下面的例子：

const originalObject = {
  title: "hello",
  date: new Date(123),
  attendees: ["Steve"]
}

const copied = JSON.parse(JSON.stringify(originalObject))

通过这种方式，得到的 copied 值如下：

{
    title: "hello",
    date: "1970-01-01T00:00:00.123Z",
    attendees: [
        "Steve"
    ]
}

可以看到，这里的 date 并不是我们想要的 Date 对象，而是一个字符串。发生这种情况就是因为 JSON.stringify 只能处理基本对象、数组和基本类型，而其他类型的值在转换之后都可能出现出乎意料的结果，例如 Date 会转化为字符串， Set 会转化为 {}。JSON.stringify甚至完全忽略某些内容，比如undefined或函数。

例如：

const originalObject = {
  set: new Set([1, 3, 3]),
  map: new Map([[1, 2]]),
  regex: /foo/,
  deep: { array: [ new File(someBlobData, 'file.txt') ] },
  error: new Error('Hello!')
}

const copied = JSON.parse(JSON.stringify(originalObject))

这里得到的 copied 值如下：

{
  set: {},
  map: {},
  regex: {},
  deep": {
    array: [
      {}
    ]
  },
  error: {},
}

除此之外，JSON.parse(JSON.stringify(x)) 无法对包含循环引用的对象进行深克隆：

const originalObject = {
  set: new Set([1, 3, 3]),
  map: new Map([[1, 2]]),
  regex: /foo/,
  error: new Error('Hello!')
}
originalObject.circular = originalObject

const copied = JSON.parse(JSON.stringify(originalObject))

当执行上述代码时，就会报错：

所以，如果对象没有上面说的这些情况，使用 JSON.parse(JSON.stringify(x)) 进行深克隆是完全没有问题的。如果有，就可以使用 structuredClone() 来进行深拷贝。

参考：
https://www.builder.io/blog/structured-clone
https://codingbeautydev.com/blog/javascript-structuredclone/