ES6 中的 新数据结构 Set & Map

今天在一个需求里边遇到一个使用 MAP 数据结构的场景，就去解了一下 ES6 的新数据结构

ECMAScript 6 内提供了 4种 新结构 Set, WeakSet, Map, WeakMap，虽然已经是5年前的知识了，但是对于我来说还是新🤣

本来想先聊 Map 的，但是仔细看了阮一峰老师的文章之后发现，确实是要从 Set 开始讲

1 | Set 数据结构

• 类似于数组，但是成员的值都是唯一的，没有重复的值。
• 本身是一个构造函数，用来生成 Set 数据结构。
• 拥有两个属性：
  • Set.prototype.constructor：构造函数，默认就是 Set 函数。
  • Set.prototype.size：返回 Set 实例的成员总数。
• 四个操作方法和四个遍历方法：
  • 操作方法
    • Set.prototype.add(value)：添加某个值，返回 Set 结构本身。
    • Set.prototype.delete(value)：删除某个值，返回一个布尔值，表示删除是否成功。
    • Set.prototype.has(value)：返回一个布尔值，表示该值是否为Set的成员。
    • Set.prototype.clear()：清除所有成员，没有返回值。
  • 遍历方法
    • Set.prototype.keys()：返回 键名 的遍历器
    • Set.prototype.values()：返回 键值 的遍历器
    • Set.prototype.entries()：返回 键值对 的遍历器
    • Set.prototype.forEach()：使用回调函数遍历每个成员

先说 Set 数据结构的创建，因为 Set 本身是一个构造函数，所以可以使用 new 命令来创建，然后通过 add() 来添加成员。

当然也可以通过传入一个数组来进行初始化，或者具有 iterable 接口的其他数据结构。

// 直接创建一个Set结构
const s = new Set();
s.add(1);
// Set(1) {1}


// 传入数组的形式创建Set结构
const s2 = new Set([1, 2, 3, 4])
// Set(4) {1, 2, 3, 4}

既然 Set 函数支持传入数组来进行初始化，并且成员的值都是唯一的，没有重复的值，所以可以使用 Set 来实现一个简短的数组去重方法：

// 简单数组去重
const sourceArray = [1, 2, 3, 4, 5, 5, 5, 6, 7, 6, 8]
const newArray = Array.from((new Set(sourceArray)))
console.log(newArray)
// (8) [1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8]

另外向 Set 添加成员的时候需要注意几个点:

1. 添加成员的时候，不会发生类型转换
2. 两个 对象 总是不相等的，但是两个 NaN 会被认为是相等的
3. 插入顺序就是遍历顺序，所以能保证按照添加顺序调用（不能直接改变结构）

内部使用的算法叫做 “Same-value-zero equality”，类似于精确相等运算符（===）

乍一看可能不明白，我举几个例子🌰

// 插入数字和字符串
let set = new Set()
set.add(1)
set.add('1')
// Set(2) {1, "1"}

// 插入对象
let set = new Set()
let a1 = {}
let a2 = {}
set.add(a1)
set.add(a2)
set.size
// 2

// Set(2) {{…}, {…}}

// 插入 NaN
let set = new Set()
let a1 = NaN
let a2 = NaN
set.add(a1)
set.add(a2)
set.size
// 1

// Set(1) {NaN}

// 顺序保持
let set = new Set()
set.add(1)
set.add(2)
set.add(6)
set.add(4)
set.add(5)
// Set(5) {1, 2, 6, 4, 5}

接着就是 Set 的遍历方法了，

• 第一类： keys()，values()，entries()

  • 返回的都是遍历器对象（Iterator 对象 - SetIterator）
  • Set 的遍历顺序就是插入顺序
  • Set 结构的实例默认可遍历，它的默认遍历器生成函数就是它的 values 方法。

  由于 Set 结构没有键名，只有键值（或者说键名和键值是同一个值），所以 keys 方法和 values 方法的行为完全一致。

• 第二类： forEach()

const set = new Set(['red', 'green', 'blue']);

// 返回键名
for (let item of set.keys()) {
  console.log(item);
}
// red
// green
// blue

// 返回键值
for (let item of set.values()) {
  console.log(item);
}
// red
// green
// blue

// 返回键值对
for (let item of set.entries()) {
  console.log(item);
}
// (2)["red", "red"]
// (2)["green", "green"]
// (2)["blue", "blue"]

// 直接遍历
for (let x of set) {
  console.log(x);
}
// red
// green
// blue

set.forEach((value, key) => console.log(key + ' : ' + value))
// red : red
// green : green
// blue : blue

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2 | Map 数据结构

JavaScript 的对象（Object），本质上是 键值对 的集合（Hash 结构），但是传统上只能用 字符串 当作键。这给它的使用带来了很大的限制。
为了解决这个问题，ES6 提供了 Map 数据结构。它类似于对象，也是 键值对 的集合，但是 “键” 的范围 不限于字符串，各种类型的值（包括对象）都可以当作键。也就是说，Object 结构提供了 “字符串 — 值” 的对应，Map 结构提供了 “值 — 值” 的对应，是一种更完善的 Hash 结构实现。如果你需要 “键值对” 的数据结构，Map 比 Object 更合适。

来一段对比的例子：

const data = {};
const key = { key: 1 };

data[key] = 'Value';

console.log(data)        // { '[object Object]': 'Value' }
console.log(data[key])   // Value

const key2 = { key: 2 };
data[key2] = 'Key2 Value';

console.log(data[key])   // Key2 Value
console.log(data[key2])  // Key2 Value
console.log(data)        // { '[object Object]': 'Key2 Value' }

上面代码原意是将一个 对象key 作为 对象data 的键，但是由于对象只接受字符串作为键名，所以key被自动转为字符串 [object Object]。
虽然也能用 data[key] 来调用，但实质是把 key 自动转换成了字符串 [object Object] 来调用，所以当有设置多个对象作为键的时候就会覆盖原先的属性。

下边的代码使用 Map 结构的set方法，将上面的代码进行复原：

const data = new Map();
const key = { key: 1 };

m.set(key, 'Value')
console.log(m.get(key)）  // "Value"

const key2 = { key: 2 };
m.set(key2, 'Key2 Value')
console.log(m.get(key2))  // "Key2 Value"

console.log(data)
// Map { { key: 1 } => 'Value', { key: 2 } => 'Key2 Value' }

可以看到 Map 数据结构 可以完美实现原意，使用对象作为 键，其它就和对象的结构基本类似。

Map 结构的实例和 Set 结构一样的属性和相似的操作方法

• 拥有两个属性：
  • Map.prototype.constructor：构造函数，返回一个函数，它创建了实例的原型。默认是 Map 函数。
  • Map.prototype.size：返回 Map对象的键/值对的数量。
• 五个操作方法和四个遍历方法：
  • 操作方法
    • Map.prototype.set(value)：设置 Map 对象中键的值。返回该 Map 对象。
    • Map.prototype.get(value)：返回键对应的值，如果不存在，则返回 undefined。
    • Map.prototype.has(value)：返回一个布尔值，表示 Map 实例是否包含键对应的值。
    • Map.prototype.delete(value)：删除某个元素，返回一个布尔值，表示删除是否成功。
    • Map.prototype.clear()：移除 Map 对象的所有键/值对，没有返回值。
  • 遍历方法
    • Map.prototype.keys()：返回 键名 的遍历器
    • Map.prototype.values()：返回 键值 的遍历器
    • Map.prototype.entries()：返回 键值对 的遍历器
    • Map.prototype.forEach()：使用回调函数遍历每个成员

和 Set 一样，Map 也可以接收传入数组来进行初始化，但是数组内需要是键值对的形式，例如：

// 数组 转为 Map
const data  = [
  [1, 'one'],
  [2, 'two'],
  [3, 'three'],
]
const map = new Map(data);
console.log(map)
// Map(3) {1 => "one", 2 => "two", 3 => "three"}

对象不是一个可迭代的结构，可以通过 Object.entries() 转换成可迭代结构

// 对象转为 Map
let obj = {"a":1, "b":2};
let map = new Map(Object.entries(obj));
console.log(map)
// Map(2) {"a" => 1, "b" => 2}

Map 也可以转换回其它数据结构

// Map 转为数组
const myMap = new Map()
  .set(true, 7)
  .set({foo: 3}, ['abc']);

[...myMap] // 使用 扩展运算符 最简便
// [ [ true, 7 ], [ { foo: 3 }, [ 'abc' ] ] ]

如果所有 Map 的键都是字符串，它可以无损地转为对象。

如果有非字符串的键名，那么这个键名会被转成字符串，再作为对象的键名（如本节最开始的Demo所示）

// Map 转为对象
function strMapToObj(strMap) {
  let obj = Object.create(null);
  for (let [k,v] of strMap) {
    obj[k] = v;
  }
  return obj;
}

const myMap = new Map()
  .set('yes', true)
  .set('no', false);
strMapToObj(myMap)
// { yes: true, no: false }

Map 转为 JSON

Map 转为 JSON 要区分两种情况。一种情况是，Map 的键名 都是字符串，这时可以选择转为 对象 JSON。

function strMapToJson(strMap) {
  return JSON.stringify(strMapToObj(strMap));
}

let myMap = new Map().set('yes', true).set('no', false);
strMapToJson(myMap)
// '{"yes":true,"no":false}'

另一种情况是，Map 的键名 有非字符串，这时可以选择转为 数组 JSON。

function mapToArrayJson(map) {
  return JSON.stringify([...map]);
}

let myMap = new Map().set(true, 7).set({foo: 3}, ['abc']);
mapToArrayJson(myMap)
// '[[true,7],[{"foo":3},["abc"]]]'

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JSON 转为 Map

这段我直接引用阮一峰老师的文字吧

正常情况下，所有键名都是字符串。

function jsonToStrMap(jsonStr) {
  return objToStrMap(JSON.parse(jsonStr));
}

jsonToStrMap('{"yes": true, "no": false}')
// Map {'yes' => true, 'no' => false}

但是，有一种特殊情况，整个 JSON 就是一个数组，且每个数组成员本身，又是一个有两个成员的数组。
这时，它可以一一对应地转为 Map。这往往是 Map 转为数组 JSON 的逆操作。

function jsonToMap(jsonStr) {
  return new Map(JSON.parse(jsonStr));
}

jsonToMap('[[true,7],[{"foo":3},["abc"]]]')
// Map {true => 7, Object {foo: 3} => ['abc']}

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3 | WeakSet 数据结构

WeakSet 结构与 Set 类似，也是不重复的值的集合。但是，它与 Set 有两个区别。

1. WeakSet 的成员只能是 对象，而 不能是其他类型的值。
2. WeakSet 中的对象都是 弱引用（即垃圾回收机制不考虑 WeakSet 对该对象的引用）
3. WeakSet 不能遍历，是因为成员都是弱引用

那直接看说明，很直接明了，第一个区别也很直接，主要就是第二个区别，什么是 垃圾回收机制不考虑 WeakSet 对该对象的引用

垃圾回收机制依赖引用计数，如果一个值的引用次数不为 0，垃圾回收机制就不会释放这块内存。
结束使用该值之后，有时会忘记取消引用，导致内存无法释放，进而可能会引发内存泄漏。

而 WeakSet 里面的引用，都不计入垃圾回收机制，所以就不存在这个问题。

因此，WeakSet 适合临时存放一组对象，以及存放跟对象绑定的信息。只要这些 对象 在 外部消失，它在 WeakSet 里面的引用就会自动消失。

由于上面这个特点，WeakSet 的成员是不适合引用的，因为它会随时消失。
另外，由于 WeakSet 内部有多少个成员，取决于垃圾回收机制有没有运行，运行前后很可能成员个数是不一样的，
而垃圾回收机制何时运行是不可预测的，因此 ES6 规定 WeakSet 不可遍历。

总而言之，言而总之，就是一个只能存储 Object 和 Array 的集合，而且内存泄漏得问题现在应该已经解决了吧….

WeakSet 结构有以下三个方法：

• WeakSet.prototype.add(value)：向 WeakSet 实例添加一个新成员。
• WeakSet.prototype.has(value)：返回一个布尔值，表示某个值是否在 WeakSet 实例之中。
• WeakSet.prototype.delete(value)：清除 WeakSet 实例的指定成员，返回一个布尔值。

我能想到的场景就是判断是否某个对象是否还存在与场景中，🤦‍♂️其它的应用场景我真的想不到了….

好了，大概看几个演示Demo吧

const ws = new WeakSet();
const obj = {}
const arr = []
const arr2 = arr
const arr3 = arr

ws.add(obj)
// WeakSet {{…}}
ws.add(arr)
// WeakSet {Array(0), {…}}
ws.add(1)
// Uncaught TypeError: Invalid value used in weak set
ws.add(NaN)
// Uncaught TypeError: Invalid value used in weak set

ws.add(arr2)
// WeakSet {Array(0), {…}}

ws.has(obj)
// true
ws.has(arr)
// true
ws.has(arr2)
// true
ws.has(arr3)
// true

ws.has({})
// false
ws.has([])
// false

ws.delete(arr)
// true
ws.has(arr)
// false
ws.has(arr2)
// false

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4 | WeakMap 数据结构

WeakMap 结构与 Map 结构类似，也是用于生成键值对的集合。

同时也和 WeakSet 一样，只接受 对象 作为键名（ null 除外），不接受其他类型的值作为键名。
并且同样是弱引用，WeakMap 的键名所指向的对象，不计入垃圾回收机制。

实例方法 WeakMap 比 WeakSet 多了一个可用 get()： 返回 key 关联对象, 或者 undefined (没有 key 关联对象时)。

结尾

再阮一峰老师的文章最后有一段，但是我实际操作的时候触发垃圾回收，所以 Weak* 的弱引用暂时没有 Demo 。

Chrome 浏览器的 Dev Tools 的 Memory 面板，有一个垃圾桶的按钮，可以强制垃圾回收（garbage collect）。这个按钮也能用来观察 WeakMap 里面的引用是否消失。

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其它问题

1、Vue 的不能监听到 Map 和 Set 的数据改变:

Vue 的响应式系统不支持 Map 和 Set，也就是说，当 Map 与 Set 里面的元素变化时Vue追踪不到这些变化，因此无法做出响应。

2、为啥把对象设置为Null了，WeakSet/WeakMap 内的成员不会消失

我在写笔记的时候一直想写一个 WeakSet 的弱引用 Demo，但是一直没有成功，就算把变量设置为 null 了，还能可以能从 WeakSet 里边看到，例如以下代码：

let a = { name: 'a' }
const ws = new WeakSet();

ws.add(a)
// WeakSet {{…}}

a = null
// null
console.log(ws)
// WeakSet {{…}}
//  - [[Entries]]
//    - 0:
//      - value: {name: "a"}
// __proto__: WeakSet    

一个人坐在沙发上纠结了好久，然后还是去群里问了下，得到了一下回复….我是真的没想到🤣

MeatHill：
虽然 weak* 允许被回收，但是大多数情况下，在内存压力不大的时候它不会被回收，所以一般建议默认它不会被回收。
尤其不要在 set 之后立刻看，几乎一定不会被回收。GC (垃圾回收机制)的成本不低，不是时时运转的。

Emmmm….. 我裂开🙃

3、WeakMap.prototype.clear()

当前版本或者起草中没有这个方法，这个方法在版本 28（2014 年 10 月 14） 之前是 ECMAScript 6 起草规范的一部分，但是在起草之后的版本中被移除了。它不在是最终标准的一部分了 。

附

• Set 和 Map 数据结构 - 阮一峰
• 迭代器 Symbol.iterator - JavaScript | MDN
• Iterator 和 for…of 循环 - 阮一峰
• Set - JavaScript | MDN
• Map - JavaScript | MDN
• WeakSet - JavaScript | MDN
• WeakMap - JavaScript | MDN
• 解决内存问题 | Chrome DevTools | Google Developers