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深入理解JavaScript深拷貝效能

小云云

發布： 2018-02-03 14:28:23

原創

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本文主要和大家分享JavaScript深拷貝效能的分析，如何在 JavaScript 中拷貝一個物件？對於這個很簡單的問題，但答案卻不簡單。

如果你不知道什麼意思，看看下面的範例：

function mutate(obj) {
  obj.a = true;
}

const obj = {a: false};
mutate(obj)
console.log(obj.a); // 输出 true

登入後複製

函數 mutate 改變了它的參數。在值傳遞的場景中，函數的形參只是實參的副本——a copy——當函數呼叫完成後，並不會改變實參。但是在 JavaScript 這種引用傳遞的場景中，函數的形參和實參指向同一個對象，當參數內部改變形參的時候，函數外面的實參也被改變了。

因此在某些情況下，你需要保留原始對象，這時你需要把原始物件的一個拷貝傳入到函數中，以防止函數改變原始物件。

淺拷貝：`Object.assign()`

一個簡單的取得物件拷貝的方式是使用Object.assign(target, sources...) 。它接受任意數量的來源對象，列舉它們的所有屬性並分配給target。如果我們使用一個新的空物件target，那麼我們就可以實現物件的複製。

const obj = /* ... */;
const copy = Object.assign({}, obj);

登入後複製

然而這只是一個淺副本。如果我們的物件包含其它物件作為自己的屬性，它們將保持共享引用，這不是我們想要的：

function mutateDeepObject(obj) {
  obj.a.thing = true;
}

const obj = {a: {thing: false}};
const copy = Object.assign({}, obj);
mutateDeepObject(copy)
console.log(obj.a.thing); // prints true

登入後複製

Object.assign 方法只會拷貝來源對象自身的並且可列舉的屬性到目標物件。這個方法使用來源物件的[[Get]]和目標物件的[[Set]]，所以它會呼叫相關getter 和setter 。因此，它分配屬性，而不僅僅是複製或定義新的屬性。如果合併來源包含getter，這可能使其不適合將新屬性合併到原型中。為了將屬性定義（包括其可枚舉性）複製到原型，應使用 Object.getOwnPropertyDescriptor()和Object.defineProperty() 。

所以現在怎麼辦？有幾種方法可以建立一個物件的深拷貝。

注意：也許有人提到了物件解構運算，這也是淺拷貝。

`JSON.parse`

建立物件副本的最古老方法之一是：將該物件轉換為其JSON 字串表示形式，然後將其解析回物件。這感覺有點壓抑，但它確實有效：

const obj = /* ... */;
const copy = JSON.parse(JSON.stringify(obj));

登入後複製

這裡的缺點是你創建一個臨時的，可能很大的字串，只是為了把它重新放回解析器。另一個缺點是這種方法不能處理循環物件。而且循環對象經常發生。例如，當您建立樹狀資料結構，其中一個節點引用其父級，而父級又引用其子級。

const x = {};
const y = {x};
x.y = y; // Cycle: x.y.x.y.x.y.x.y.x...
const copy = JSON.parse(JSON.stringify(x)); // throws!

登入後複製

另外，諸如Map, Set, RegExp, Date, ArrayBuffer# 和其他內建類型在進行序列化時會遺失。

Structured Clone 結構化複製演算法

Structured cloning 是一種現有的演算法，用於將值從一個地方轉移到另一個地方。例如，每當您呼叫postMessage將訊息傳送到另一個視窗或 WebWorker 時，都會使用它。關於結構化克隆的好處在於它處理循環物件並支援大量的內建類型。問題是，在編寫本文時，演算法並不能直接使用，只能作為其他 API 的一部分。我想我們應該了解一下包含哪些，不是嗎。。。

MessageChannel

#如我所說的，只要你呼叫postMessage結構化複製演算法就可以使用。我們可以建立一個 MessageChannel 並發送訊息。在接收端，訊息包含我們原始資料物件的結構化複製。

function structuralClone(obj) {
  return new Promise(resolve => {
    const {port1, port2} = new MessageChannel();
    port2.onmessage = ev => resolve(ev.data);
    port1.postMessage(obj);
  });
}

const obj = /* ... */;
const clone = await structuralClone(obj);

登入後複製

這種方法的缺點是它是非同步的。雖然這並無大礙，但是有時候你需要使用同步的方式來深度拷貝一個物件。

History API

如果你曾經使用history.pushState()寫過SPA，你就知道你可以提供一個狀態物件來保存URL。事實證明，這個狀態物件使用結構化克隆 - 而且是同步的。我們必須小心使用，不要把程式邏輯使用的狀態物件搞亂了，所以我們需要在完成克隆之後恢復原始狀態。為了防止任何意外，請使用history.replaceState()而不是history.pushState()。

function structuralClone(obj) {
  const oldState = history.state;
  history.replaceState(obj, document.title);
  const copy = history.state;
  history.replaceState(oldState, document.title);
  return copy;
}

const obj = /* ... */;
const clone = structuralClone(obj);

登入後複製

然而，僅僅為了複製一個對象，而使用瀏覽器的引擎，感覺有點過分。另外，Safari 瀏覽器對replaceState呼叫的限制數量為 30 秒內 100 次。

Notification API

在發了一條推文之後，Jeremy Banks 向我展示了第三種方法來利用結構化複製：Notification API。

function structuralClone(obj) {
  return new Notification('', {data: obj, silent: true}).data;
}

const obj = /* ... */;
const clone = structuralClone(obj);

登入後複製

短小，簡潔。我喜歡它！

但是，它需要瀏覽器內部的權限機制，所以我懷疑它是很慢的。由於某種原因，Safari 總是回傳undefined。

Performance extravaganza

我想測量哪種方法是最高效能的。在我的第一次（天真的）嘗試中，我拿了一個小 JSON 對象，並以不同的方式複製物件 1 千次。幸運的是，Mathias Bynens 告訴我，當你添加屬性到一個物件時，V8有一個快取。所以我是在給快取做基準測試。為了確保我永遠不會碰到緩存，我編寫了一個函數，使用隨機密鑰名稱產生給定深度和寬度的對象，並重新運行測試。