JavaScript深拷贝与浅拷贝

引言

在JavaScript中，对象的拷贝是一项常见的操作。浅拷贝和深拷贝是两种常用的拷贝方式。浅拷贝只复制对象的引用，而深拷贝创建了一个全新的对象，包含与原始对象相同的值和结构。深拷贝和浅拷贝各有适用的场景和注意事项。本文将详细介绍如何实现一个完整而优雅的深拷贝函数，处理循环引用和特殊类型，优化性能，并探讨深拷贝和浅拷贝的应用场景、注意事项和相关属性。

1. 深拷贝的实现

实现一个完整而优雅的深拷贝函数需要考虑以下几个方面：

1.1 基本类型和特殊类型的处理

在实现深拷贝函数时，首先需要处理基本类型（如字符串、数字、布尔值等）和特殊类型（如函数、正则表达式和日期对象等）。对于基本类型，直接返回其值即可。对于特殊类型，可以选择直接引用原始对象，而不进行复制。

function deepClone(obj) {
  // 处理基本类型
  if (typeof obj !== 'object' || obj === null) {
    return obj;
  }
  // 处理特殊类型
  if (obj instanceof RegExp) {
    return new RegExp(obj);
  }
  if (obj instanceof Date) {
    return new Date(obj.getTime());
  }
  if (obj instanceof Function) {
    return obj;
  }
  // 处理普通对象和数组
  const clone = Array.isArray(obj) ? [] : {};
  for (let key in obj) {
    if (obj.hasOwnProperty(key)) {
      clone[key] = deepClone(obj[key]);
    }
  }
  return clone;
}

在上述代码中，我们使用 typeof 操作符判断基本类型，根据对象的类型选择适当的处理方式。对于函数、正则表达式和日期对象，我们使用相应的构造函数创建新的实例。

1.2 处理循环引用

循环引用是指对象属性之间存在相互引用的情况，导致递归复制陷入无限循环。为了处理循环引用，我们可以使用一个额外的数据结构（如 Map 或 WeakMap）来存储已经复制的对象，以便在遇到循环引用时进行判断和处理。

下面是一个修改后的 deepClone 函数，解决了循环引用问题：

function deepClone(obj, map = new Map()) {
  if (typeof obj !== 'object' || obj
 === null) {
    return obj;
  }
  if (map.has(obj)) {
    return map.get(obj);
  }
  const clone = Array.isArray(obj) ? [] : {};
  map.set(obj, clone);
  for (let key in obj) {
    if (obj.hasOwnProperty(key)) {
      clone[key] = deepClone(obj[key], map);
    }
  }
  return clone;
}

在上述代码中，我们使用 Map 数据结构来存储已经复制的对象。在每次递归调用时，我们首先检查 map 中是否存在当前对象的引用，如果存在则直接返回对应的副本。这样，我们可以避免陷入无限循环。

1.3 性能优化

深拷贝是一项相对耗费性能的操作，特别是在处理大型对象或嵌套层次很深的对象时。为了提高性能，可以考虑以下几个优化策略：

• 循环拷贝：使用循环代替递归，减少函数调用的开销。这可以通过迭代对象的属性并复制它们来实现。
• 使用 JSON 序列化与反序列化：JSON.stringify() 方法可以将对象序列化为字符串，JSON.parse() 方法可以将字符串解析为对象。使用这两个方法可以快速实现深拷贝，但它的适用范围受限，无法处理特殊类型（如函数和正则表达式）和循环引用。
• 使用库函数：许多优秀的 JavaScript 库（如 Lodash、Underscore）提供了高性能的深拷贝函数。这些库经过充分测试和优化，可以满足大多数深拷贝需求。

1.4 完整的深拷贝实现示例

下面是一个完整的深拷贝函数的实现，综合考虑了上述的处理方法：

// 也可以用WeakMap优化
function deepClone(obj, hash = new WeakMap()) {
  if (obj === null || typeof obj !== 'object') {
    return obj;
  }
  if (hash.has(obj)) {
    return hash.get(obj);
  }
  const clone = Array.isArray(obj) ? [] : {};
  hash.set(obj, clone);
  if (obj instanceof Date) {
    return new Date(obj.getTime());
  }
  if (obj instanceof RegExp) {
    const flags = obj.flags;
    const pattern = obj.source;
    return new RegExp(pattern, flags);
  }
  if (typeof obj === 'function') {
    return cloneFunction(obj);
  }
  const keys = [...Object.keys(obj), ...Object.getOwnPropertySymbols(obj)];
  for (const key of keys) {
    clone[key] = deepClone(obj[key], hash);
  }
  return clone;
}
function cloneFunction(func) {
  const body = func.toString();
  const parameters = body.match(/\((.*?)\)/)[1];
  const functionBody = body.substring(body.indexOf('{') + 1, body.lastIndexOf('}'));
  return new Function(parameters, functionBody);
}

2. 浅拷贝的实现

与深拷贝不同，浅拷贝只复制对象的引用，而不创建对象的副本。下面是几种常见的浅拷贝方法：

2.1 Object.assign()

Object.assign() 方法用于将所有可枚举属性从一个或多个源对象复制到目标对象，并返回目标对象。它只会复制源对象的属性的引用，而不是属性的值。

 const sourceObj = { name:
 'John', age: 25 };
const targetObj = Object.assign({}, sourceObj);
console.log(targetObj); // 输出：{ name: 'John', age: 25 }

在上述代码中，我们使用 Object.assign() 方法将源对象的属性复制到目标对象中。targetObj 是 sourceObj 的浅拷贝副本。

2.2 展开语法（Spread Syntax）

展开语法（Spread Syntax）可以用于将一个对象的所有属性展开到另一个对象中。

const sourceObj = { name: 'John', age: 25 };
const targetObj = { ...sourceObj };
console.log(targetObj); // 输出：{ name: 'John', age: 25 }

在上述代码中，我们使用展开语法将源对象的所有属性展开到目标对象中。targetObj 是 sourceObj 的浅拷贝副本。

2.3 数组浅拷贝

对于数组的浅拷贝，可以使用 slice() 或展开语法。

const sourceArray = [1, 2, 3];
const targetArray1 = sourceArray.slice();
const targetArray2 = [...sourceArray];
console.log(targetArray1); // 输出：[1, 2, 3]
console.log(targetArray2); // 输出：[1, 2, 3]

在上述代码中，我们使用 slice() 方法和展开语法将源数组的元素复制到目标数组中。targetArray1 和 targetArray2 都是 sourceArray 的浅拷贝副本。

3. 深拷贝与浅拷贝的应用场景

深拷贝和浅拷贝各有适用的场景：

• 深拷贝的应用场景：

• 当需要创建一个对象的完全独立副本时，以防止对原始对象的修改。
• 在对象状态管理中，需要创建对象的副本以记录历史状态、实现撤销和重做等操作。
• 在数据变换和处理过程中，创建对象的副本以避免对原始数据的修改。

• 浅拷贝的应用场景：

• 当只需要复制对象的引用，而不需要创建对象的副本时。
• 在一些简单的数据处理场景中，浅拷贝可以更高效地完成任务。

4. 注意事项

在使用深拷贝和浅拷贝时，需要注意以下几个问题：

• 循环引用：深拷贝和浅拷贝都需要注意循环引用的问题。循环引用是指对象之间相互引用，导致无限循环。在处理循环引用时，深拷贝需要使用额外的数据结构（如 Map 或 WeakMap）进行记录和判断，而浅拷贝则无法解决循环引用的问题。
• **特殊类型

的处理**：在实现深拷贝和浅拷贝时，需要注意特殊类型的处理。特殊类型包括函数、正则表达式等。对于特殊类型，深拷贝可以选择直接引用原始对象，而浅拷贝只会复制引用。

• 性能开销：深拷贝是一项相对耗费性能的操作，特别是在处理大型对象或嵌套层次很深的对象时。在实际应用中，需要根据场景权衡性能和需求。

结论

深拷贝和浅拷贝是JavaScript中常用的拷贝方式，每种方式都有其适用的场景和注意事项。通过实现一个完整而优雅的深拷贝函数，我们可以轻松地创建对象的独立副本，并处理循环引用和特殊类型。浅拷贝则提供了一种快速复制对象的方式，适用于简单的数据处理场景。根据实际需求和性能要求，选择适合的拷贝方式，可以更好地满足业务需求。

参考资料

• MDN Web Docs: Object.assign()
• MDN Web Docs: Spread Syntax