深入剖析JavaScript中深浅拷贝

2023-05-12 今日头条 Echa攻城狮

最近有一位00后的小妹妹粉丝私信小编说自己很喜欢编程，目前在某公司实习前端开发工作，说到现在为止还没有搞懂JAVAScript中深拷贝和浅拷贝这个问题，同时也在网上看了很多关于深拷贝的文章，但是质量良莠不齐，有很多都考虑得不周到，写的方法比较简陋，难以令人满意，理解的迷迷糊糊。让小编深入剖析 JavaScript中深浅拷贝。

看这位小姑娘如此的好学，不懂就问的这种精神可嘉，小编非常佩服。仿佛看见当年自己好学的影子了。在这里给她点赞。

对于深拷贝和浅拷贝这个问题，相信大家都遇到过，那么怎么区分深拷贝和浅拷贝这个问题呢？

往简单了理解，就是一句话概括：假设有一个变量A，变量B复制了变量A，如果我们修改变量A，看变量B是否会发生改变，如果改变了，那么就是浅拷贝，如果变量A值的变化不影响B，那么就是深拷贝，估计用文字说这么多，可能大家都会看懵了。

先概念介绍

深拷贝：在堆内存中重新开辟一个存储空间，完全克隆一个一模一样的对象；
浅拷贝：不在堆内存中重新开辟空间，只复制栈内存中的引用地址。

本质上两个对象（数组）依然指向同一块存储空间

还看不懂的话，看下图：

JavaScript中浅拷贝

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，如下图：

JavaScript中浅拷贝

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 cl.NETarget = 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。

JavaScript中深拷贝

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。下面小编一一深入剖析

第一种：递归方式（推荐，项目中最安全最常用）

使用递归的方式进行对象（数组）的深拷贝，奉上已封装的深拷贝函数：

上方函数的使用方式：

//函数拷贝
    const copyObj = (obj = {}) => {
            //变量先置空
            let newobj = null;  

            //判断是否需要继续进行递归
            if (typeof (obj) == 'object' && obj !== null) {
                newobj = obj instanceof Array ? [] : {};
                //进行下一层递归克隆
                for (var i in obj) {
                    newobj[i] = copyObj(obj[i])
                }
                //如果不是对象直接赋值
            } else newobj = obj;
            
            return newobj;    
        }

上方函数的使用方式：

//模拟对象
let obj = {
  numberParams:1,
  functionParams:() => {
    console.log('欢迎关注 Echa工程师');
  },
  objParams:{
    a:1,
    b:2
  }
}

const newObj = copyObj(obj); //这样就完成了一个对象的递归拷贝

obj.numberParams = 100;  //更改第一个对象的指
console.log(newObj.numberParams); //输出依然是1 不会跟随obj去改变

第二种：JSON.stringify() ；(这个不推荐使用，有坑)

这个方法有坑，详细讲解请看我另一篇文章 “使用JSON.stringify进行深拷贝的坑” 以下是代码示例：

let obj = {
  a:1,
  b:"来今日头条，欢迎关注 Echa工程师。后面会不定期更新干货和技术相关的资讯推荐"
}

//先转为json格式字符，再转回来
let newObj = JSON.parse(JSON.stringify(obj));

obj.a = 50;
console.log(newObj.a); //输出 1

普通的对象也可以进行深拷贝，但是！！！当对象内容项为 number、string、boolean的时候，是没有什么问题的。但是，如果对象内容项为undefined、null、Date、RegExp、function，error的时候。使用JSON.stringify()进行拷贝就会出问题了。

第三种：使用第三方库lodash中的cloneDeep()方法

是否推荐使用，看情况吧。如果我们的项目中只需要一个深拷贝的功能，这种情况下为了一个功能引入整个第三方库就显得很不值得了。不如写一个递归函数对于项目来说性能更好。

lodash.cloneDeep()代码示例：

import lodash from 'lodash';

let obj = {
  a: {
      c: 2,
      d: [1, 3, 5],
      e:'Echa工程师'
    },
    b: 4
}

const newObj = lodash.cloneDeep(obj);

obj.b = 20;
console.log(newObj.b); //输出 4； 不会改变

实际上，cloneDeep()方法底层使用的本来就是递归方法。只是在外层又封装了一层而已。

所以，如果不是原先项目中有使用 lodash 这个库的话，大可不必为了这一个功能而去引入它。

文章上方有提供进行深拷贝的函数，推荐使用。大家可自取。

第四种:JQuery的extend()方法进行深拷贝（推荐在JQ中使用）

这个方法仅适用于JQuery构建的项目。JQuery自身携带的extend()方法可以进行深拷贝，不用自己写递归也不用引入第三方库还没什么坑。

在JQuery项目中的使用方式：

let obj = {
  a: {
      c: 2,
      d: [1, 3, 5],
      e:'Echa工程师'
    },
    b: 4
}

let newObj= $.extend(true, {}, obj1);  //拷贝完成

obj.b = 20;

console.log(newObj.b); //输出 4

第五种：structuredClone（）方法进行深拷贝

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。

structuredClone 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。

structuredClone 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。

最后

大家明白看完这篇文章深入剖析JavaScript中深浅拷贝，理解多少了，欢迎在评论区讨论。