javascript深拷貝、淺拷貝和循環(huán)引用深入理解

更新時(shí)間：2018年05月27日 08:48:10 作者：Jchermy

本文給大家詳細(xì)講述了javascript深拷貝、淺拷貝和循環(huán)引用的相關(guān)知識(shí)點(diǎn)，對(duì)此有興趣需求的朋友學(xué)習(xí)下。

一、為什么有深拷貝和淺拷貝？

這個(gè)要從js中的數(shù)據(jù)類型說起，js中數(shù)據(jù)類型分為基本數(shù)據(jù)類型和引用數(shù)據(jù)類型。

基本類型值指的是那些保存在棧內(nèi)存中的簡(jiǎn)單數(shù)據(jù)段，即這種值是完全保存在內(nèi)存中的一個(gè)位置。包含Number，String，Boolean，Null，Undefined ，Symbol。

引用類型值指的是那些保存在堆內(nèi)存中的對(duì)象，所以引用類型的值保存的是一個(gè)指針，這個(gè)指針指向存儲(chǔ)在堆中的一個(gè)對(duì)象。除了上面的 6 種基本數(shù)據(jù)類型外，剩下的就是引用類型了，統(tǒng)稱為 Object 類型。細(xì)分的話，有：Object 類型、Array 類型、Date 類型、RegExp 類型、Function 類型等。

正因?yàn)橐妙愋偷倪@種機(jī)制，當(dāng)我們從一個(gè)變量向另一個(gè)變量復(fù)制引用類型的值時(shí)，實(shí)際上是將這個(gè)引用類型在棧內(nèi)存中的引用地址復(fù)制了一份給新的變量，其實(shí)就是一個(gè)指針。因此當(dāng)操作結(jié)束后，這兩個(gè)變量實(shí)際上指向的是同一個(gè)在堆內(nèi)存中的對(duì)象，改變其中任意一個(gè)對(duì)象，另一個(gè)對(duì)象也會(huì)跟著改變。

因此深拷貝和淺拷貝只發(fā)生在引用類型中。簡(jiǎn)單來說他們的區(qū)別在于：

1. 層次

淺拷貝只會(huì)將對(duì)象的各個(gè)屬性進(jìn)行依次復(fù)制，并不會(huì)進(jìn)行遞歸復(fù)制，也就是說只會(huì)賦值目標(biāo)對(duì)象的第一層屬性。
深拷貝不同于淺拷貝，它不只拷貝目標(biāo)對(duì)象的第一層屬性，而是遞歸拷貝目標(biāo)對(duì)象的所有屬性。

2. 是否開辟新的棧

淺拷貝對(duì)于目標(biāo)對(duì)象第一層為基本數(shù)據(jù)類型的數(shù)據(jù)，就是直接賦值，即「?jìng)髦怠梗欢鴮?duì)于目標(biāo)對(duì)象第一層為引用數(shù)據(jù)類型的數(shù)據(jù)，就是直接賦存于棧內(nèi)存中的堆內(nèi)存地址,即「?jìng)髦贰?并沒有開辟新的棧，也就是復(fù)制的結(jié)果是兩個(gè)對(duì)象指向同一個(gè)地址，修改其中一個(gè)對(duì)象的屬性，則另一個(gè)對(duì)象的屬性也會(huì)改變，
深拷貝而深復(fù)制則是開辟新的棧，兩個(gè)對(duì)象對(duì)應(yīng)兩個(gè)不同的地址，修改一個(gè)對(duì)象的屬性，不會(huì)改變另一個(gè)對(duì)象的屬性。

二、淺拷貝

以下是實(shí)現(xiàn)淺拷貝的幾種實(shí)現(xiàn)方式：

1.Array.concat()

  const arr = [1,2,3,4,[5,6]];
  const copy = arr.concat(); \\ 利用concat()創(chuàng)建arr的副本
  
  \\改變基本類型值,不會(huì)改變?cè)瓟?shù)組
  copy[0] = 2; 
  arr; //[1,2,3,4,[5,6]];

  \\改變數(shù)組中的引用類型值，原數(shù)組也會(huì)跟著改變
  copy[4][1] = 7;
  arr; //[1,2,3,4,[5,7]];

能實(shí)現(xiàn)類似效果的還有slice()和Array.from()等，大家可以自己嘗試一下～

2.Object.assign()

const obj1 = {x: 1, y: 2};
const obj2 = Object.assign({}, obj1);

obj2.x = 2; \\修改obj2.x,改變對(duì)象中的基本類型值
console.log(obj1) //{x: 1, y: 2} //原對(duì)象未改變
console.log(obj2) //{x: 2, y: 2}

const obj1 = {
  x: 1, 
  y: {
    m: 1
  }
};
const obj2 = Object.assign({}, obj1);

obj2.y.m = 2; \\修改obj2.y.m,改變對(duì)象中的引用類型值
console.log(obj1) //{x: 1, y: {m: 2}} 原對(duì)象也被改變
console.log(obj2) //{x: 2, y: {m: 2}}

三、深拷貝

1.JSON.parse()和JSON.stringify()

const obj1 = {
  x: 1, 
  y: {
    m: 1
  }
};
const obj2 = JSON.parse(JSON.stringify(obj1));
console.log(obj1) //{x: 1, y: {m: 1}}
console.log(obj2) //{x: 1, y: {m: 1}}

obj2.y.m = 2; //修改obj2.y.m
console.log(obj1) //{x: 1, y: {m: 1}} 原對(duì)象未改變
console.log(obj2) //{x: 2, y: {m: 2}}

這種方法使用較為簡(jiǎn)單，可以滿足基本日常的深拷貝需求，而且能夠處理JSON格式能表示的所有數(shù)據(jù)類型，但是有以下幾個(gè)缺點(diǎn)：

undefined、任意的函數(shù)、正則表達(dá)式類型以及 symbol 值，在序列化過程中會(huì)被忽略（出現(xiàn)在非數(shù)組對(duì)象的屬性值中時(shí)）或者被轉(zhuǎn)換成 null（出現(xiàn)在數(shù)組中時(shí))；
它會(huì)拋棄對(duì)象的constructor。也就是深拷貝之后，不管這個(gè)對(duì)象原來的構(gòu)造函數(shù)是什么，在深拷貝之后都會(huì)變成Object；
如果對(duì)象中存在循環(huán)引用的情況無法正確處理。

2.遞歸

function deepCopy1(obj) {
  // 創(chuàng)建一個(gè)新對(duì)象
  let result = {}
  let keys = Object.keys(obj),
    key = null,
    temp = null;

  for (let i = 0; i < keys.length; i++) {
    key = keys[i];  
    temp = obj[key];
    // 如果字段的值也是一個(gè)對(duì)象則遞歸操作
    if (temp && typeof temp === 'object') {
      result[key] = deepCopy(temp);
    } else {
    // 否則直接賦值給新對(duì)象
      result[key] = temp;
    }
  }
  return result;
}

const obj1 = {
  x: {
    m: 1
  },
  y: undefined,
  z: function add(z1, z2) {
    return z1 + z2
  },
  a: Symbol("foo")
};

const obj2 = deepCopy1(obj1);
obj2.x.m = 2;

console.log(obj1); //{x: {m: 1}, y: undefined, z: ƒ, a: Symbol(foo)}
console.log(obj2); //{x: {m: 2}, y: undefined, z: ƒ, a: Symbol(foo)}

四、循環(huán)引用

看似遞歸已經(jīng)完全解決我們的問題了，然而還有一種情況我們沒考慮到，那就是循環(huán)引用

1.父級(jí)引用

這里的父級(jí)引用指的是，當(dāng)對(duì)象的某個(gè)屬性，正是這個(gè)對(duì)象本身，此時(shí)我們?nèi)绻M(jìn)行深拷貝，可能會(huì)在子元素->父對(duì)象->子元素...這個(gè)循環(huán)中一直進(jìn)行，導(dǎo)致棧溢出。比如下面這個(gè)例子：

 const obj1 = {
  x: 1, 
  y: 2
};
obj1.z = obj1;

const obj2 = deepCopy1(obj1); \\棧溢出

解決辦法是:只需要判斷一個(gè)對(duì)象的字段是否引用了這個(gè)對(duì)象或這個(gè)對(duì)象的任意父級(jí)即可，可以修改上面的deepCopy函數(shù):

function deepCopy2(obj, parent=null) {
  //創(chuàng)建一個(gè)新對(duì)象
  let result = {};
  let keys = Object.keys(obj),
     key = null,
     temp = null,
     _parent = parent;
  //該字段有父級(jí)則需要追溯該字段的父級(jí)
  while(_parent) {
    //如果該字段引用了它的父級(jí)，則為循環(huán)引用
    if(_parent.originParent === obj) {
      //循環(huán)引用返回同級(jí)的新對(duì)象
      return _parent.currentParent;
    }
    _parent = _parent.parent
  }
  for(let i=0,len=keys.length;i<len;i++) {
    key = keys[i]
    temp = obj[key]
    // 如果字段的值也是一個(gè)新對(duì)象
    if(temp && typeof temp === 'object') {
      result[key] = deepCopy(temp, {
        //遞歸執(zhí)行深拷貝，將同級(jí)的待拷貝對(duì)象與新對(duì)象傳遞給parent，方便追溯循環(huán)引用
        originParent: obj,
        currentParent: result,
        parent: parent
      });
    } else {
      result[key] = temp;
    }
  }
  return result;
}

const obj1 = {
  x:1
}
obj1.z = obj1;

const obj2 = deepCopy2(obj1);

2. 同級(jí)引用

假設(shè)對(duì)象obj有a,b,c三個(gè)子對(duì)象，其中子對(duì)象c中有個(gè)屬性d引用了對(duì)象obj下面的子對(duì)象a。

const obj= {
  a: {
    name: 'a'
  },
  b: {
    name: 'b'
  },
  c: {

  }
};
c.d.e = obj.a;

此時(shí)c.d.e和obj.a 是相等的，因?yàn)樗鼈円玫氖峭粋€(gè)對(duì)象

console.log(c.d.e === obj.a); //true

如果我們調(diào)用上面的deepCopy2函數(shù)

const copy = deepCopy2(obj);
console.log(copy.a); // 輸出： {name: "a"}
console.log(copy.d.e);// 輸出: {name: "a"}
console.log(copy.a === copy.d.e); // 輸出： false

以上表現(xiàn)我們就可以看出，雖然opy.a 和copy.d.e在字面意義上是相等的，但二者并不是引用的同一個(gè)對(duì)象，這點(diǎn)上來看對(duì)象copy和原對(duì)象obj還是有差異的。

這種情況是因?yàn)閛bj.a并不在obj.d.e的父級(jí)對(duì)象鏈上，所以deepCopy2函數(shù)就無法檢測(cè)到obj.d.e對(duì)obj.a也是一種引用關(guān)系，所以deepCopy2函數(shù)就將obj.a深拷貝的結(jié)果賦值給了copy.d.e。

解決方案：父級(jí)的引用是一種引用，非父級(jí)的引用也是一種引用，那么只要記錄下對(duì)象A中的所有對(duì)象，并與新創(chuàng)建的對(duì)象一一對(duì)應(yīng)即可。

function deepCopy3(obj) {
  // hash表，記錄所有的對(duì)象的引用關(guān)系
  let map = new WeakMap();
  function dp(obj) {
    let result = null;
    let keys = Object.keys(obj);
    let key = null,
      temp = null,
      existobj = null;

    existobj = map.get(obj);
    //如果這個(gè)對(duì)象已經(jīng)被記錄則直接返回
    if(existobj) {
      return existobj;
    }

    result = {}
    map.set(obj, result);

    for(let i =0,len=keys.length;i<len;i++) {
      key = keys[i];
      temp = obj[key];
      if(temp && typeof temp === 'object') {
        result[key] = dp(temp);
      }else {
        result[key] = temp;
      }
    }
    return result;
  }
  return dp(obj);
}

const obj= {
  a: {
    name: 'a'
  },
  b: {
    name: 'b'
  },
  c: {

  }
};
c.d.e = obj.a;

const copy = deepCopy3(obj);

五、總結(jié)

其實(shí)拷貝的方式還有很多種，比如jquery中的$.extend,lodash的_.cloneDeep等等，關(guān)于拷貝中還有很多問題值得深究，比如正則類型的值如何拷貝，原型上的屬性如何拷貝，這些我都會(huì)慢慢研究噠！大家也可以思考一下～
最后，歡迎點(diǎn)贊和收藏?。″e(cuò)誤之處歡迎指正(`・ω・´)

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