手写浅拷贝与深拷贝

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一、概念#

1.浅拷贝（浅克隆）#

创建一个新对象，这个对象有着原始对象属性值的一份精确拷贝。如果属性是基本类型，拷贝的就是基本类型的值，如果属性是引用类型，拷贝的就是内存地址 ，所以如果其中一个对象改变了这个地址中的值，就会影响到另一个对象。

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2.深拷贝（深克隆）#

将一个对象从内存中完整的拷贝一份出来,从堆内存中开辟一个新的区域存放新对象,且修改新对象不会影响原对象。

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二、实现#

1.浅拷贝#

创建一个新的对象，遍历需要克隆的对象，将需要克隆对象的属性依次添加到新对象上，然后返回。

function clone(target) {
let cloneTarget = {};
for (const key in target) { // 通过for in 遍历被克隆对象属性
cloneTarget[key] = target[key];
}
return cloneTarget;
};

2.深拷贝#

如果是深拷贝的话，考虑到我们要拷贝的对象是不知道有多少层深度的，我们可以用递归来解决问题，稍微改写上面的代码：

  1. 如果是原始类型，无需继续拷贝，直接返回
  2. 如果是引用类型，创建一个新的对象，遍历需要克隆的对象，将需要克隆对象的属性执行深拷贝后依次添加到新对象上。

简而言之，如果有更深层次的对象可以继续递归直到属性为原始类型，这样我们就完成了一个最简单的深拷贝。

（1）基础版本#
function clone(target) {
if (typeof target === 'object') { // 判断传入属性是否为对象
let cloneTarget = {}; //新建克隆对象
for (const key in target) { // 通过for in 遍历被克隆对象属性
cloneTarget[key] = clone(target[key]); // 递归调用方法
}
return cloneTarget; // 返回克隆对象
} else {
return target; // 如果属性值不是对象，直接返回元素类型值
}
};
（2）考虑数组#

在上面的版本中，我们的初始化结果只考虑了普通的object，下面我们只需要把初始化代码稍微一变，就可以兼容数组了。

module.exports = function clone(target) {
if (typeof target === 'object') { // 判断传入属性是否为对象
//新建克隆对象，如果属性值为数组，则新建数组
let cloneTarget = Array.isArray(target) ? [] : {};
for (const key in target) { // 通过for in 遍历被克隆对象属性
cloneTarget[key] = clone(target[key]); // 递归调用方法
}
return cloneTarget; // 返回克隆对象
} else {
return target; // 如果属性值不是对象，直接返回元素类型值
}
};
（3）避免循环引用#

使用上面的代码，我们执行下面这样一个测试用例：

const target = {
field1: 1,
field2: undefined,
field3: {
child: 'child'
},
field4: [2, 4, 8]
};
target.target = target;

可以看到下面的结果：

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很明显，因为递归进入死循环导致栈内存溢出了。

原因就是上面的对象存在循环引用的情况，即对象的属性间接或直接的引用了自身的情况。

解决循环引用问题，我们可以额外开辟一个存储空间，来存储当前对象和拷贝对象的对应关系，当需要拷贝当前对象时，先去存储空间中找，有没有拷贝过这个对象，如果有的话直接返回，如果没有的话继续拷贝，这样就巧妙化解的循环引用的问题。

这个存储空间，需要可以存储key-value形式的数据，且key可以是一个引用类型，我们可以选择Map这种数据结构：

  1. 检查map中有无克隆过的对象
  2. 有就直接返回
  3. 没有 - 将当前对象作为key，克隆对象作为value进行存储
  4. 继续克隆
function clone(target, map = new Map()) {
if (typeof target === 'object') {
let cloneTarget = Array.isArray(target) ? [] : {};
if (map.get(target)) { // 检查map中有无克隆过的对象
return map.get(target); // 有，就直接返回
}
// 没有，就将当前对象作为key，克隆对象作为value进行存储
map.set(target, cloneTarget);
for (const key in target) {
cloneTarget[key] = clone(target[key], map);
}
return cloneTarget;
} else {
return target;
}
};

再来执行上面的测试用例：

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可以看到，执行没有报错，且target属性，变为了一个Circular类型，即循环应用的意思。

（4）避免强引用（使用弱引用）#

接下来，我们可以使用，WeakMap提代Map来使代码达到画龙点睛的作用。

function clone(target, map = new WeakMap()) {
if (typeof target === 'object') {
let cloneTarget = Array.isArray(target) ? [] : {};
if (map.get(target)) { // 检查map中有无克隆过的对象
return map.get(target); // 有，就直接返回
}
// 没有，就将当前对象作为key，克隆对象作为value进行存储
map.set(target, cloneTarget);
for (const key in target) {
cloneTarget[key] = clone(target[key], map);
}
return cloneTarget;
} else {
return target;
}
};

WeakMap 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。

弱引用：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。

设想一下，如果我们要拷贝的对象非常庞大时，使用Map会对内存造成非常大的额外消耗，而且我们需要手动清除Map的属性才能释放这块内存，而WeakMap会帮我们巧妙化解这个问题。

（5）获取数据类型#

每一个引用类型都有toString方法，默认情况下，toString()方法被每个Object对象继承。如果此方法在自定义对象中未被覆盖，toString() 返回 "[object type]"，其中type是对象的类型。

注意，上面提到了如果此方法在自定义对象中未被覆盖，toString才会达到预想的效果，事实上，大部分引用类型比如Array、Date、RegExp等都重写了toString方法。

我们可以直接调用Object原型上未被覆盖的toString()方法，使用call来改变this指向来达到我们想要的效果。

function getType(target) {
return Object.prototype.toString.call(target);
}
（6）可遍历类型#

上面我们已经考虑的object、array都属于可以继续遍历的类型，因为它们内存都还可以存储其他数据类型的数据，另外还有Map，Set等都是可以继续遍历的类型，这里我们只考虑这四种，如果你有兴趣可以继续探索其他类型。

有序这几种类型还需要继续进行递归，我们首先需要获取它们的初始化数据，例如上面的[]和{}，我们可以通过拿到constructor的方式来通用的获取。

例如：const target = {}就是const target = new Object()的语法糖。另外这种方法还有一个好处：因为我们还使用了原对象的构造方法，所以它可以保留对象原型上的数据，如果直接使用普通的{}，那么原型必然是丢失了的。

function getInit(target) {
const Ctor = target.constructor;
return new Ctor();
}
（7）克隆函数#

首先，我们可以通过prototype来区分下箭头函数和普通函数，箭头函数是没有prototype的。

我们可以直接使用eval和函数字符串来重新生成一个箭头函数，注意这种方法是不适用于普通函数的。

我们可以使用正则来处理普通函数：

分别使用正则取出函数体和函数参数，然后使用new Function ([arg1[, arg2[, ...argN]],] functionBody)构造函数重新构造一个新的函数。

function cloneFunction(func) {
const bodyReg = /(?<={)(.|\n)+(?=})/m;
const paramReg = /(?<=\().+(?=\)\s+{)/;
const funcString = func.toString();
if (func.prototype) {
console.log('普通函数');
const param = paramReg.exec(funcString);
const body = bodyReg.exec(funcString);
if (body) {
console.log('匹配到函数体：', body[0]);
if (param) {
const paramArr = param[0].split(',');
console.log('匹配到参数：', paramArr);
return new Function(...paramArr, body[0]);
} else {
return new Function(body[0]);
}
} else {
return null;
}
} else {
return eval(funcString);
}
}

三、实例#

1.浅拷贝#

const shallowClone = (target) => {
if (typeof target === 'object' && target !== null) {
const cloneTarget = Array.isArray(target) ? []: {}
for (let prop in target) {
if (target.hasOwnProperty(prop)) { // 是否是自身（非继承）属性
cloneTarget[prop] = target[prop] // 只考虑一层对象
}
}
return cloneTarget
} else {
return target // 基础类型直接返回
}
}
// 对于数组对象，或者你可以
console.log(Object.assign(array, ...sources))
console.log(array.concat())
console.log(array.slice())
console.log([...array])

2.深拷贝#

  • 快速版
    1. 无法解决 循环引用。
    2. 无法拷贝特殊的对象，比如 函数、RegExp、Date、Set、Map 等。
JSON.parse(JSON.stringify());
  • 较完整版
// Map 强引用，需要手动清除属性才能释放内存。
// WeakMap 弱引用，随时可能被垃圾回收，使内存及时释放，是解决循环引用的不二之选。
function cloneDeep(obj, map = new WeakMap()) {
if (obj === null || obj === undefined) return obj // 不进行拷贝
if (obj instanceof Date) return new Date(obj)
if (obj instanceof RegExp) return new RegExp(obj)
// 基础类型不需要深拷贝
if (typeof obj !== 'object' && typeof obj !== 'function') return obj
// 处理普通函数和箭头函数
if (typeof obj === 'function') return handleFunc(obj)
// 是对象的话就要进行深拷贝
if (map.get(obj)) return map.get(obj)
let cloneObj = new obj.constructor()
// 找到的是所属类原型上的 constructor，而原型上的 constructor 指向的是当前类本身。
map.set(obj, cloneObj)
if (getType(obj) === '[object Map]') {
obj.forEach((item, key) => {
cloneObj.set(cloneDeep(key, map), cloneDeep(item, map));
})
}
if (getType(obj) === '[object Set]') {
obj.forEach(item => {
cloneObj.add(cloneDeep(item, map));
})
}
for (let key in obj) {
if (obj.hasOwnProperty(key)) {
cloneObj[key] = deepClone(obj[key], map)
}
}
return cloneObj
}
// 获取更详细的数据类型
function getType(obj) {
return Object.prototype.toString.call(obj)
}
// 处理普通函数和箭头函数
function handleFunc(func) {
if(!func.prototype) return func // 箭头函数直接返回自身
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])
}
}

四、总结#

通过对于手写深浅拷贝，可以体会到递归、循环引用、weakMap、创建各种引用类型的方法、判断数据类型、箭头函数与普通函数的区别、正则表达式等知识。希望大家能深入地了解深浅拷贝的真正含义，然后收获满满。

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