JavaScript中的深拷贝如何实现

今天小编给大家分享一下JavaScript中的深拷贝如何实现的相关知识点，内容详细，逻辑清晰，相信大部分人都还太了解这方面的知识，所以分享这篇文章给大家参考一下，希望大家阅读完这篇文章后有所收获，下面我们一起来了解一下吧。

深拷贝的最终实现

这里先直接给出最终的代码版本，方便想快速了解的人查看，当然，你想一步步了解可以继续查看文章余下的内容：

function deepClone(target) {
    const map = new WeakMap()
    
    function isObject(target) {
        return (typeof target === 'object' && target ) || typeof target === 'function'
    }

    function clone(data) {
        if (!isObject(data)) {
            return data
        }
        if ([Date, RegExp].includes(data.constructor)) {
            return new data.constructor(data)
        }
        if (typeof data === 'function') {
            return new Function('return ' + data.toString())()
        }
        const exist = map.get(data)
        if (exist) {
            return exist
        }
        if (data instanceof Map) {
            const result = new Map()
            map.set(data, result)
            data.forEach((val, key) => {
                if (isObject(val)) {
                    result.set(key, clone(val))
                } else {
                    result.set(key, val)
                }
            })
            return result
        }
        if (data instanceof Set) {
            const result = new Set()
            map.set(data, result)
            data.forEach(val => {
                if (isObject(val)) {
                    result.add(clone(val))
                } else {
                    result.add(val)
                }
            })
            return result
        }
        const keys = Reflect.ownKeys(data)
        const allDesc = Object.getOwnPropertyDescriptors(data)
        const result = Object.create(Object.getPrototypeOf(data), allDesc)
        map.set(data, result)
        keys.forEach(key => {
            const val = data[key]
            if (isObject(val)) {
                result[key] = clone(val)
            } else {
                result[key] = val
            }
        })
        return result
    }

    return clone(target)
}

1. JavaScript数据类型的拷贝原理

先看看JS数据类型图（除了Object，其他都是基础类型）：

在JavaScript中，基础类型值的复制是直接拷贝一份新的一模一样的数据，这两份数据相互独立，互不影响。而引用类型值（Object类型）的复制是传递对象的引用（也就是对象所在的内存地址，即指向对象的指针），相当于多个变量指向同一个对象，那么只要其中的一个变量对这个对象进行修改，其他的变量所指向的对象也会跟着修改（因为它们指向的是同一个对象）。如下图：

2. 深浅拷贝

深浅拷贝主要针对的是Object类型，基础类型的值本身即是复制一模一样的一份，不区分深浅拷贝。这里我们先给出测试的拷贝对象，大家可以拿这个obj对象来测试一下自己写的深拷贝函数是否完善：

// 测试的obj对象
const obj = {
    // =========== 1.基础数据类型 ===========
    num: 0, // number
    str: '', // string
    bool: true, // boolean
    unf: undefined, // undefined
    nul: null, // null
    sym: Symbol('sym'), // symbol
    bign: BigInt(1n), // bigint

    // =========== 2.Object类型 ===========
    // 普通对象
    obj: {
        name: '我是一个对象',
        id: 1
    },
    // 数组
    arr: [0, 1, 2],
    // 函数
    func: function () {
        console.log('我是一个函数')
    },
    // 日期
    date: new Date(0),
    // 正则
    reg: new RegExp('/我是一个正则/ig'),
    // Map
    map: new Map().set('mapKey', 1),
    // Set
    set: new Set().add('set'),
    // =========== 3.其他 ===========
    [Symbol('1')]: 1  // Symbol作为key
};

// 4.添加不可枚举属性
Object.defineProperty(obj, 'innumerable', {
    enumerable: false,
    value: '不可枚举属性'
});

// 5.设置原型对象
Object.setPrototypeOf(obj, {
    proto: 'proto'
})

// 6.设置loop成循环引用的属性
obj.loop = obj

obj对象在Chrome浏览器中的结果：

2.1 浅拷贝

浅拷贝： 创建一个新的对象，来接受你要重新复制或引用的对象值。如果对象属性是基本的数据类型，复制的就是基本类型的值给新对象；但如果属性是引用数据类型，复制的就是内存中的地址，如果其中一个对象改变了这个内存中的地址所指向的对象，肯定会影响到另一个对象。

首先我们看看一些浅拷贝的方法（详细了解可点击对应方法的超链接）：

这里只列举了常用的几种方式，除此之外当然还有其他更多的方式。注意，我们直接使用=赋值不是浅拷贝，因为它是直接指向同一个对象了，并没有返回一个新对象。

手动实现一个浅拷贝：

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


// 测试
const shallowCloneObj = shallowClone(obj)

shallowCloneObj === obj  // false，返回的是一个新对象
shallowCloneObj.arr === obj.arr  // true，对于对象类型只拷贝了引用

从上面这段代码可以看出，利用类型判断（查看typeof），针对引用类型的对象进行 for 循环遍历对象属性赋值给目标对象的属性（for...in语句以任意顺序遍历一个对象的除Symbol以外的可枚举属性，包含原型上的属性。查看for…in），基本就可以手工实现一个浅拷贝的代码了。

2.2 深拷贝

深拷贝：创建一个新的对象，将一个对象从内存中完整地拷贝出来一份给该新对象，并从堆内存中开辟一个全新的空间存放新对象，且新对象的修改并不会改变原对象，二者实现真正的分离。

看看现存的一些深拷贝的方法：

方法1：JSON.stringify()

JSON.stringfy() 其实就是将一个 JavaScript 对象或值转换为 JSON 字符串，最后再用 JSON.parse() 的方法将JSON 字符串生成一个新的对象。（点这了解：JSON.stringfy()、JSON.parse()）

使用如下：

function deepClone(target) {
    if (typeof target === 'object' && target !== null) {
        return JSON.parse(JSON.stringify(target));
    } else {
        return target;
    }
}

// 开头的测试obj存在BigInt类型、循环引用，JSON.stringfy()执行会报错，所以除去这两个条件进行测试
const clonedObj = deepClone(obj)

// 测试
clonedObj === obj  // false，返回的是一个新对象
clonedObj.arr === obj.arr  // false，说明拷贝的不是引用

浏览器执行结果：

从以上结果我们可知JSON.stringfy() 存在以下一些问题：

• 执行会报错：存在BigInt类型、循环引用。

• 拷贝Date引用类型会变成字符串。

• 键值会消失：对象的值中为Function、Undefined、Symbol 这几种类型，。

• 键值变成空对象：对象的值中为Map、Set、RegExp这几种类型。

• 无法拷贝：不可枚举属性、对象的原型链。

• 补充：其他更详细的内容请查看官方文档：JSON.stringify()

由于以上种种限制条件，JSON.stringfy() 方式仅限于深拷贝一些普通的对象，对于更复杂的数据类型，我们需要另寻他路。

方法2：递归基础版深拷贝

手动递归实现深拷贝，我们只需要完成以下2点即可：

• 对于基础类型，我们只需要简单地赋值即可（使用=）。

• 对于引用类型，我们需要创建新的对象，并通过遍历键来赋值对应的值，这个过程中如果遇到 Object 类型还需要再次进行遍历。

function deepClone(target) {
    if (typeof target === 'object' && target) {
        let cloneObj = {}
        for (const key in target) { // 遍历
            const val = target[key]
            if (typeof val === 'object' && val) {
                cloneObj[key] = deepClone(val) // 是对象就再次调用该函数递归
            } else {
                cloneObj[key] = val // 基本类型的话直接复制值
            }
        }
        return cloneObj
    } else {
        return target;
    }
}

// 开头的测试obj存在循环引用，除去这个条件进行测试
const clonedObj = deepClone(obj)

// 测试
clonedObj === obj  // false，返回的是一个新对象
clonedObj.arr === obj.arr  // false，说明拷贝的不是引用

浏览器执行结果：

该基础版本存在许多问题：

• 不能处理循环引用。

• 只考虑了Object对象，而Array对象、Date对象、RegExp对象、Map对象、Set对象都变成了Object对象，且值也不正确。

• 丢失了属性名为Symbol类型的属性。

• 丢失了不可枚举的属性。

• 原型上的属性也被添加到拷贝的对象中了。

如果存在循环引用的话，以上代码会导致无限递归，从而使得堆栈溢出。如下例子：

const a = {}
const b = {}
a.b = b
b.a = a
deepClone(a)

对象 a 的键 b 指向对象 b，对象 b 的键 a 指向对象 a，查看a对象，可以看到是无限循环的：

对对象a执行深拷贝，会出现死循环，从而耗尽内存，进而报错：堆栈溢出

如何避免这种情况呢？一种简单的方式就是把已添加的对象记录下来，这样下次碰到相同的对象引用时，直接指向记录中的对象即可。要实现这个记录功能，我们可以借助 ES6 推出的 WeakMap 对象，该对象是一组键/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。（WeakMap相关见这：WeakMap）

针对以上基础版深拷贝存在的缺陷，我们进一步去完善，实现一个完美的深拷贝。

方法3：递归完美版深拷贝

对于基础版深拷贝存在的问题，我们一一改进：

代码实现：

function deepClone(target) {
    // WeakMap作为记录对象Hash表（用于防止循环引用）
    const map = new WeakMap()

    // 判断是否为object类型的辅助函数，减少重复代码
    function isObject(target) {
        return (typeof target === 'object' && target ) || typeof target === 'function'
    }

    function clone(data) {

        // 基础类型直接返回值
        if (!isObject(data)) {
            return data
        }

        // 日期或者正则对象则直接构造一个新的对象返回
        if ([Date, RegExp].includes(data.constructor)) {
            return new data.constructor(data)
        }

        // 处理函数对象
        if (typeof data === 'function') {
            return new Function('return ' + data.toString())()
        }

        // 如果该对象已存在，则直接返回该对象
        const exist = map.get(data)
        if (exist) {
            return exist
        }

        // 处理Map对象
        if (data instanceof Map) {
            const result = new Map()
            map.set(data, result)
            data.forEach((val, key) => {
                // 注意：map中的值为object的话也得深拷贝
                if (isObject(val)) {
                    result.set(key, clone(val))
                } else {
                    result.set(key, val)
                }
            })
            return result
        }

        // 处理Set对象
        if (data instanceof Set) {
            const result = new Set()
            map.set(data, result)
            data.forEach(val => {
                // 注意：set中的值为object的话也得深拷贝
                if (isObject(val)) {
                    result.add(clone(val))
                } else {
                    result.add(val)
                }
            })
            return result
        }

        // 收集键名（考虑了以Symbol作为key以及不可枚举的属性）
        const keys = Reflect.ownKeys(data)
        // 利用 Object 的 getOwnPropertyDescriptors 方法可以获得对象的所有属性以及对应的属性描述
        const allDesc = Object.getOwnPropertyDescriptors(data)
        // 结合 Object 的 create 方法创建一个新对象，并继承传入原对象的原型链， 这里得到的result是对data的浅拷贝
        const result = Object.create(Object.getPrototypeOf(data), allDesc)

        // 新对象加入到map中，进行记录
        map.set(data, result)

        // Object.create()是浅拷贝，所以要判断并递归执行深拷贝
        keys.forEach(key => {
            const val = data[key]
            if (isObject(val)) {
                // 属性值为 对象类型 或 函数对象 的话也需要进行深拷贝
                result[key] = clone(val)
            } else {
                result[key] = val
            }
        })
        return result
    }

    return clone(target)
}



// 测试
const clonedObj = deepClone(obj)
clonedObj === obj  // false，返回的是一个新对象
clonedObj.arr === obj.arr  // false，说明拷贝的不是引用
clonedObj.func === obj.func  // false，说明function也复制了一份
clonedObj.proto  // proto，可以取到原型的属性

在遍历 Object 类型数据时，我们需要把 Symbol 类型的键名也考虑进来，所以不能通过 Object.keys 获取键名或 for...in 方式遍历，而是通过Reflect.ownKeys()获取所有自身的键名（getOwnPropertyNames 和 getOwnPropertySymbols 函数将键名组合成数组也行：[...Object.getOwnPropertyNames(obj), ...Object.getOwnPropertySymbols(obj)]），然后再遍历递归，最终实现拷贝。

浏览器执行结果：

可以发现我们的cloneObj对象和原来的obj对象一模一样，并且修改cloneObj对象的各个属性都不会对obj对象造成影响。其他的大家再多尝试体会哦！

以上就是“JavaScript中的深拷贝如何实现”这篇文章的所有内容，感谢各位的阅读！相信大家阅读完这篇文章都有很大的收获，小编每天都会为大家更新不同的知识，如果还想学习更多的知识，请关注亿速云行业资讯频道。