Set 和 Map 數據結構

  1. Set
  2. WeakSet
  3. Map
  4. WeakMap

Set § ?

基本用法 § ?

ES6 提供了新的數據結構 Set。它類似于數組,但是成員的值都是唯一的,沒有重復的值。

Set 本身是一個構造函數,用來生成 Set 數據結構。

const s = new Set();

[2, 3, 5, 4, 5, 2, 2].forEach(x => s.add(x));

for (let i of s) {
  console.log(i);
}
// 2 3 5 4

上面代碼通過add方法向 Set 結構加入成員,結果表明 Set 結構不會添加重復的值。

Set 實例的屬性和方法 § ?

Set 結構的實例有以下屬性。

Set.prototype.constructor:構造函數,默認就是Set函數。
Set.prototype.size:返回Set實例的成員總數。

Set 實例的方法分為兩大類:操作方法(用于操作數據)和遍歷方法(用于遍歷成員)。下面先介紹四個操作方法。

add(value):添加某個值,返回 Set 結構本身。
delete(value):刪除某個值,返回一個布爾值,表示刪除是否成功。
has(value):返回一個布爾值,表示該值是否為Set的成員。
clear():清除所有成員,沒有返回值。

遍歷操作 § ?

Set 結構的實例有四個遍歷方法,可以用于遍歷成員。

  • keys():返回鍵名的遍歷器
  • values():返回鍵值的遍歷器
  • entries():返回鍵值對的遍歷器
  • forEach():使用回調函數遍歷每個成員

需要特別指出的是,Set的遍歷順序就是插入順序。這個特性有時非常有用,比如使用 Set 保存一個回調函數列表,調用時就能保證按照添加順序調用。

(1)keys(),values(),entries()

keys方法、values方法、entries方法返回的都是遍歷器對象(詳見《Iterator 對象》一章)。由于 Set 結構沒有鍵名,只有鍵值(或者說鍵名和鍵值是同一個值),所以keys方法和values方法的行為完全一致。

2 WeakSet § ?

含義 § ?

WeakSet 結構與 Set 類似,也是不重復的值的集合。但是,它與 Set 有兩個區別。

首先,WeakSet 的成員只能是對象,而不能是其他類型的值。

const ws = new WeakSet();
ws.add(1)
// TypeError: Invalid value used in weak set
ws.add(Symbol())
// TypeError: invalid value used in weak set

上面代碼試圖向 WeakSet 添加一個數值和Symbol值,結果報錯,因為 WeakSet 只能放置對象。

其次,WeakSet 中的對象都是弱引用,即垃圾回收機制不考慮 WeakSet 對該對象的引用,也就是說,如果其他對象都不再引用該對象,那么垃圾回收機制會自動回收該對象所占用的內存,不考慮該對象還存在于 WeakSet 之中。

這是因為垃圾回收機制依賴引用計數,如果一個值的引用次數不為0,垃圾回收機制就不會釋放這塊內存。結束使用該值之后,有時會忘記取消引用,導致內存無法釋放,進而可能會引發內存泄漏。WeakSet 里面的引用,都不計入垃圾回收機制,所以就不存在這個問題。因此,WeakSet 適合臨時存放一組對象,以及存放跟對象綁定的信息。只要這些對象在外部消失,它在 WeakSet 里面的引用就會自動消失。

由于上面這個特點,WeakSet 的成員是不適合引用的,因為它會隨時消失。另外,由于 WeakSet 內部有多少個成員,取決于垃圾回收機制有沒有運行,運行前后很可能成員個數是不一樣的,而垃圾回收機制何時運行是不可預測的,因此 ES6 規定 WeakSet 不可遍歷。

這些特點同樣適用于本章后面要介紹的 WeakMap 結構。

語法 § ?

WeakSet 是一個構造函數,可以使用new命令,創建 WeakSet 數據結構。

const ws = new WeakSet();

作為構造函數,WeakSet 可以接受一個數組或類似數組的對象作為參數。(實際上,任何具有 Iterable 接口的對象,都可以作為 WeakSet 的參數。)該數組的所有成員,都會自動成為 WeakSet 實例對象的成員。

WeakSet 結構有以下三個方法。

  • WeakSet.prototype.add(value):向 WeakSet 實例添加一個新成員。
  • WeakSet.prototype.delete(value):清除 WeakSet 實例的指定成員。
  • WeakSet.prototype.has(value):返回一個布爾值,表示某個值是否在 WeakSet 實例之中。

WeakSet 不能遍歷,是因為成員都是弱引用,隨時可能消失,遍歷機制無法保證成員的存在,很可能剛剛遍歷結束,成員就取不到了。WeakSet 的一個用處,是儲存 DOM 節點,而不用擔心這些節點從文檔移除時,會引發內存泄漏。

Map § ?

含義和基本用法 § ?

JavaScript 的對象(Object),本質上是鍵值對的集合(Hash 結構),但是傳統上只能用字符串當作鍵。這給它的使用帶來了很大的限制。

ES6 提供了 Map 數據結構。它類似于對象,也是鍵值對的集合,但是“鍵”的范圍不限于字符串,各種類型的值(包括對象)都可以當作鍵。也就是說,Object 結構提供了“字符串—值”的對應,Map 結構提供了“值—值”的對應,是一種更完善的 Hash 結構實現。如果你需要“鍵值對”的數據結構,Map 比 Object 更合適。

實例的屬性和操作方法 § ?

Map 結構的實例有以下屬性和操作方法。

(1)size 屬性

(2)set(key, value)
set方法設置鍵名key對應的鍵值為value,然后返回整個 Map 結構。如果key已經有值,則鍵值會被更新,否則就新生成該鍵。

(3)get(key)

(4)has(key)

(5)delete(key)

(6)clear()

遍歷方法 § ?

Map 結構原生提供三個遍歷器生成函數和一個遍歷方法。

keys():返回鍵名的遍歷器。
values():返回鍵值的遍歷器。
entries():返回所有成員的遍歷器。
forEach():遍歷 Map 的所有成員。

與其他數據結構的互相轉換 § ?

(1)Map 轉為數組

前面已經提過,Map 轉為數組最方便的方法,就是使用擴展運算符(...)。

(2)數組 轉為 Map

將數組傳入 Map 構造函數,就可以轉為 Map。

(3)Map 轉為對象

如果所有 Map 的鍵都是字符串,它可以無損地轉為對象。

如果有非字符串的鍵名,那么這個鍵名會被轉成字符串,再作為對象的鍵名。

(4)對象轉為 Map

function objToStrMap(obj) {
  let strMap = new Map();
  for (let k of Object.keys(obj)) {
    strMap.set(k, obj[k]);
  }
  return strMap;
}

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

(5)Map 轉為 JSON

Map 轉為 JSON 要區分兩種情況。一種情況是,Map 的鍵名都是字符串,這時可以選擇轉為對象 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}'

另一種情況是,Map 的鍵名有非字符串,這時可以選擇轉為數組 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"]]]'

(6)JSON 轉為 Map

JSON 轉為 Map,正常情況下,所有鍵名都是字符串。

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

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

但是,有一種特殊情況,整個 JSON 就是一個數組,且每個數組成員本身,又是一個有兩個成員的數組。這時,它可以一一對應地轉為 Map。這往往是 Map 轉為數組 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']}

4 WeakMap § ?

WeakMap結構與Map結構類似,也是用于生成鍵值對的集合。

// WeakMap 可以使用 set 方法添加成員
const wm1 = new WeakMap();
const key = {foo: 1};
wm1.set(key, 2);
wm1.get(key) // 2

// WeakMap 也可以接受一個數組,
// 作為構造函數的參數
const k1 = [1, 2, 3];
const k2 = [4, 5, 6];
const wm2 = new WeakMap([[k1, 'foo'], [k2, 'bar']]);
wm2.get(k2) // "bar"

WeakMap與Map的區別有兩點。

首先,WeakMap只接受對象作為鍵名(null除外),不接受其他類型的值作為鍵名。

const map = new WeakMap();
map.set(1, 2)
// TypeError: 1 is not an object!
map.set(Symbol(), 2)
// TypeError: Invalid value used as weak map key
map.set(null, 2)
// TypeError: Invalid value used as weak map key

上面代碼中,如果將數值1和Symbol值作為 WeakMap 的鍵名,都會報錯。

其次,WeakMap的鍵名所指向的對象,不計入垃圾回收機制。

WeakMap的設計目的在于,有時我們想在某個對象上面存放一些數據,但是這會形成對于這個對象的引用。請看下面的例子。

const e1 = document.getElementById('foo');
const e2 = document.getElementById('bar');
const arr = [
  [e1, 'foo 元素'],
  [e2, 'bar 元素'],
];

注意,WeakMap 弱引用的只是鍵名,而不是鍵值。鍵值依然是正常引用。

const wm = new WeakMap();
let key = {};
let obj = {foo: 1};

wm.set(key, obj);
obj = null;
wm.get(key)
// Object {foo: 1}

上面代碼中,鍵值obj是正常引用。所以,即使在 WeakMap 外部消除了obj的引用,WeakMap 內部的引用依然存在。

WeakMap 的語法 § ?

WeakMap 與 Map 在 API 上的區別主要是兩個,一是沒有遍歷操作(即沒有keys()、values()和entries()方法),也沒有size屬性。因為沒有辦法列出所有鍵名,某個鍵名是否存在完全不可預測,跟垃圾回收機制是否運行相關。這一刻可以取到鍵名,下一刻垃圾回收機制突然運行了,這個鍵名就沒了,為了防止出現不確定性,就統一規定不能取到鍵名。二是無法清空,即不支持clear方法。因此,WeakMap只有四個方法可用:get()、set()、has()、delete()。

WeakMap 的示例 § ?

WeakMap 的例子很難演示,因為無法觀察它里面的引用會自動消失。此時,其他引用都解除了,已經沒有引用指向 WeakMap 的鍵名了,導致無法證實那個鍵名是不是存在。

WeakMap 的用途 § ?

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