Set 和 Map 数据结构

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

Set §

基本用法 §

ES6 提供了新的数据结构 Set。它类似于数组,但是成员的值都是唯一的,没有重复的值。

Set 本身是一个构造函数,用来生成 Set 数据结构。

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

上面代码通过add方法向 Set 结构加入成员,结果表明 Set 结构不会添加重复的值。

Set 实例的属性和方法 §

Set 结构的实例有以下属性。

Set.prototype.constructor:构造函数,默认就是Set函数。
Set.prototype.size:返回Set实例的成员总数。

Set 实例的方法分为两大类:操作方法(用于操作数据)和遍历方法(用于遍历成员)。下面先介绍四个操作方法。

add(value):添加某个值,返回 Set 结构本身。
delete(value):删除某个值,返回一个布尔值,表示删除是否成功。
has(value):返回一个布尔值,表示该值是否为Set的成员。
clear():清除所有成员,没有返回值。

遍历操作 §

Set 结构的实例有四个遍历方法,可以用于遍历成员。

  • keys():返回键名的遍历器
  • values():返回键值的遍历器
  • entries():返回键值对的遍历器
  • forEach():使用回调函数遍历每个成员

需要特别指出的是,Set的遍历顺序就是插入顺序。这个特性有时非常有用,比如使用 Set 保存一个回调函数列表,调用时就能保证按照添加顺序调用。

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

keys方法、values方法、entries方法返回的都是遍历器对象(详见《Iterator 对象》一章)。由于 Set 结构没有键名,只有键值(或者说键名和键值是同一个值),所以keys方法和values方法的行为完全一致。

2 WeakSet §

含义 §

WeakSet 结构与 Set 类似,也是不重复的值的集合。但是,它与 Set 有两个区别。

首先,WeakSet 的成员只能是对象,而不能是其他类型的值。

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

上面代码试图向 WeakSet 添加一个数值和Symbol值,结果报错,因为 WeakSet 只能放置对象。

其次,WeakSet 中的对象都是弱引用,即垃圾回收机制不考虑 WeakSet 对该对象的引用,也就是说,如果其他对象都不再引用该对象,那么垃圾回收机制会自动回收该对象所占用的内存,不考虑该对象还存在于 WeakSet 之中。

这是因为垃圾回收机制依赖引用计数,如果一个值的引用次数不为0,垃圾回收机制就不会释放这块内存。结束使用该值之后,有时会忘记取消引用,导致内存无法释放,进而可能会引发内存泄漏。WeakSet 里面的引用,都不计入垃圾回收机制,所以就不存在这个问题。因此,WeakSet 适合临时存放一组对象,以及存放跟对象绑定的信息。只要这些对象在外部消失,它在 WeakSet 里面的引用就会自动消失。

由于上面这个特点,WeakSet 的成员是不适合引用的,因为它会随时消失。另外,由于 WeakSet 内部有多少个成员,取决于垃圾回收机制有没有运行,运行前后很可能成员个数是不一样的,而垃圾回收机制何时运行是不可预测的,因此 ES6 规定 WeakSet 不可遍历。

这些特点同样适用于本章后面要介绍的 WeakMap 结构。

语法 §

WeakSet 是一个构造函数,可以使用new命令,创建 WeakSet 数据结构。

const ws = new WeakSet();

作为构造函数,WeakSet 可以接受一个数组或类似数组的对象作为参数。(实际上,任何具有 Iterable 接口的对象,都可以作为 WeakSet 的参数。)该数组的所有成员,都会自动成为 WeakSet 实例对象的成员。

WeakSet 结构有以下三个方法。

  • WeakSet.prototype.add(value):向 WeakSet 实例添加一个新成员。
  • WeakSet.prototype.delete(value):清除 WeakSet 实例的指定成员。
  • WeakSet.prototype.has(value):返回一个布尔值,表示某个值是否在 WeakSet 实例之中。

WeakSet 不能遍历,是因为成员都是弱引用,随时可能消失,遍历机制无法保证成员的存在,很可能刚刚遍历结束,成员就取不到了。WeakSet 的一个用处,是储存 DOM 节点,而不用担心这些节点从文档移除时,会引发内存泄漏。

Map §

含义和基本用法 §

JavaScript 的对象(Object),本质上是键值对的集合(Hash 结构),但是传统上只能用字符串当作键。这给它的使用带来了很大的限制。

ES6 提供了 Map 数据结构。它类似于对象,也是键值对的集合,但是“键”的范围不限于字符串,各种类型的值(包括对象)都可以当作键。也就是说,Object 结构提供了“字符串—值”的对应,Map 结构提供了“值—值”的对应,是一种更完善的 Hash 结构实现。如果你需要“键值对”的数据结构,Map 比 Object 更合适。

实例的属性和操作方法 §

Map 结构的实例有以下属性和操作方法。

(1)size 属性

(2)set(key, value)
set方法设置键名key对应的键值为value,然后返回整个 Map 结构。如果key已经有值,则键值会被更新,否则就新生成该键。

(3)get(key)

(4)has(key)

(5)delete(key)

(6)clear()

遍历方法 §

Map 结构原生提供三个遍历器生成函数和一个遍历方法。

keys():返回键名的遍历器。
values():返回键值的遍历器。
entries():返回所有成员的遍历器。
forEach():遍历 Map 的所有成员。

与其他数据结构的互相转换 §

(1)Map 转为数组

前面已经提过,Map 转为数组最方便的方法,就是使用扩展运算符(...)。

(2)数组 转为 Map

将数组传入 Map 构造函数,就可以转为 Map。

(3)Map 转为对象

如果所有 Map 的键都是字符串,它可以无损地转为对象。

如果有非字符串的键名,那么这个键名会被转成字符串,再作为对象的键名。

(4)对象转为 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 转为 JSON

Map 转为 JSON 要区分两种情况。一种情况是,Map 的键名都是字符串,这时可以选择转为对象 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}'

另一种情况是,Map 的键名有非字符串,这时可以选择转为数组 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 转为 Map

JSON 转为 Map,正常情况下,所有键名都是字符串。

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

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

但是,有一种特殊情况,整个 JSON 就是一个数组,且每个数组成员本身,又是一个有两个成员的数组。这时,它可以一一对应地转为 Map。这往往是 Map 转为数组 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结构与Map结构类似,也是用于生成键值对的集合。

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

// WeakMap 也可以接受一个数组,
// 作为构造函数的参数
const k1 = [1, 2, 3];
const k2 = [4, 5, 6];
const wm2 = new WeakMap([[k1, 'foo'], [k2, 'bar']]);
wm2.get(k2) // "bar"

WeakMap与Map的区别有两点。

首先,WeakMap只接受对象作为键名(null除外),不接受其他类型的值作为键名。

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

上面代码中,如果将数值1和Symbol值作为 WeakMap 的键名,都会报错。

其次,WeakMap的键名所指向的对象,不计入垃圾回收机制。

WeakMap的设计目的在于,有时我们想在某个对象上面存放一些数据,但是这会形成对于这个对象的引用。请看下面的例子。

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

注意,WeakMap 弱引用的只是键名,而不是键值。键值依然是正常引用。

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

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

上面代码中,键值obj是正常引用。所以,即使在 WeakMap 外部消除了obj的引用,WeakMap 内部的引用依然存在。

WeakMap 的语法 §

WeakMap 与 Map 在 API 上的区别主要是两个,一是没有遍历操作(即没有keys()、values()和entries()方法),也没有size属性。因为没有办法列出所有键名,某个键名是否存在完全不可预测,跟垃圾回收机制是否运行相关。这一刻可以取到键名,下一刻垃圾回收机制突然运行了,这个键名就没了,为了防止出现不确定性,就统一规定不能取到键名。二是无法清空,即不支持clear方法。因此,WeakMap只有四个方法可用:get()、set()、has()、delete()。

WeakMap 的示例 §

WeakMap 的例子很难演示,因为无法观察它里面的引用会自动消失。此时,其他引用都解除了,已经没有引用指向 WeakMap 的键名了,导致无法证实那个键名是不是存在。

WeakMap 的用途 §

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