JavaScript 编程语言【数据类型】映射|集合|WeakMap and WeakSet

文章目录

• Map and Set（映射和集合）
• • Map
  • Map 迭代
  • Object.entries：从对象创建 Map]
  • Object.fromEntries：从 Map 创建对象
  • Set
  • Set 迭代（iteration）
  • 总结
  • ✅任务
  • • 过滤数组中的唯一元素
    • 过滤字谜（anagrams）
    • 迭代键
• WeakMap and WeakSet（弱映射和弱集合）
• • WeakMap
  • 使用案例：额外的数据
  • 使用案例：缓存
  • WeakSet
  • 总结
  • ✅任务
  • • 存储 "unread" 标识
    • 保存阅读日期

Map and Set（映射和集合）

学到现在，我们已经了解了以下复杂的数据结构：

• 对象，存储带有键的数据的集合。
• 数组，存储有序集合。

但这还不足以应对现实情况。这就是为什么存在 Map 和 Set。

Map

[Map](Map（将键映射到值的对象）_百度百科 (baidu.com)) 是一个带键的数据项的集合，就像一个 Object 一样。 但是它们最大的差别是 Map 允许任何类型的键（key）。

它的方法和属性如下：

• new Map() —— 创建 map。
• map.set(key, value) —— 根据键存储值。
• map.get(key) —— 根据键来返回值，如果 map 中不存在对应的 key，则返回 undefined。
• map.has(key) —— 如果 key 存在则返回 true，否则返回 false。
• map.delete(key) —— 删除指定键的值。
• map.clear() —— 清空 map。
• map.size —— 返回当前元素个数。

举个例子：

let map = new Map();

map.set('1', 'str1');   // 字符串键
map.set(1, 'num1');     // 数字键
map.set(true, 'bool1'); // 布尔值键

// 还记得普通的 Object 吗? 它会将键转化为字符串
// Map 则会保留键的类型，所以下面这两个结果不同：
alert( map.get(1)   ); // 'num1'
alert( map.get('1') ); // 'str1'

alert( map.size ); // 3

如我们所见，与对象不同，键不会被转换成字符串。键可以是任何类型。

ℹ️**map[key] 不是使用 Map 的正确方式**

虽然 map[key] 也有效，例如我们可以设置 map[key] = 2，这样会将 map 视为 JavaScript 的 plain object，因此它暗含了所有相应的限制（仅支持 string/symbol 键等）。

所以我们应该使用 map 方法：set 和 get 等。

Map 还可以使用对象作为键。

例如：

let john = { name: "John" };

// 存储每个用户的来访次数
let visitsCountMap = new Map();

// john 是 Map 中的键
visitsCountMap.set(john, 123);

alert( visitsCountMap.get(john) ); // 123

使用对象作为键是 Map 最值得注意和重要的功能之一。在 Object 中，我们则无法使用对象作为键。在 Object 中使用字符串作为键是可以的，但我们无法使用另一个 Object 作为 Object 中的键。

我们来尝试一下：

let john = { name: "John" };
let ben = { name: "Ben" };

let visitsCountObj = {}; // 尝试使用对象

visitsCountObj[ben] = 234; // 尝试将对象 ben 用作键
visitsCountObj[john] = 123; // 尝试将对象 john 用作键，但我们会发现使用对象 ben 作为键存下的值会被替换掉

// 变成这样了！
alert( visitsCountObj["[object Object]"] ); // 123

因为 visitsCountObj 是一个对象，它会将所有 Object 键例如上面的 john 和 ben 转换为字符串 "[object Object]"。这显然不是我们想要的结果。

ℹ️**Map 是怎么比较键的？**

Map 使用 SameValueZero 算法来比较键是否相等。它和严格等于 === 差不多，但区别是 NaN 被看成是等于 NaN。所以 NaN 也可以被用作键。

这个算法不能被改变或者自定义。

ℹ️链式调用

每一次 map.set 调用都会返回 map 本身，所以我们可以进行“链式”调用：

map.set('1', 'str1')
.set(1, 'num1')
.set(true, 'bool1');

Map 迭代

如果要在 map 里使用循环，可以使用以下三个方法：

• map.keys() —— 遍历并返回一个包含所有键的可迭代对象，
• map.values() —— 遍历并返回一个包含所有值的可迭代对象，
• map.entries() —— 遍历并返回一个包含所有实体 [key, value] 的可迭代对象，for..of 在默认情况下使用的就是这个。

例如：

let recipeMap = new Map([
  ['cucumber', 500],
  ['tomatoes', 350],
  ['onion',    50]
]);

// 遍历所有的键（vegetables）
for (let vegetable of recipeMap.keys()) {
  alert(vegetable); // cucumber, tomatoes, onion
}

// 遍历所有的值（amounts）
for (let amount of recipeMap.values()) {
  alert(amount); // 500, 350, 50
}

// 遍历所有的实体 [key, value]
for (let entry of recipeMap) { // 与 recipeMap.entries() 相同
  alert(entry); // cucumber,500 (and so on)
}

ℹ️使用插入顺序

迭代的顺序与插入值的顺序相同。与普通的 Object 不同，Map 保留了此顺序。

除此之外，Map 有内建的 forEach 方法，与 Array 类似：

// 对每个键值对 (key, value) 运行 forEach 函数
recipeMap.forEach( (value, key, map) => {
  alert(`${key}: ${value}`); // cucumber: 500 etc
});

Object.entries：从对象创建 Map]

当创建一个 Map 后，我们可以传入一个带有键值对的数组（或其它可迭代对象）来进行初始化，如下所示：

// 键值对 [key, value] 数组
let map = new Map([
  ['1',  'str1'],
  [1,    'num1'],
  [true, 'bool1']
]);

alert( map.get('1') ); // str1

如果我们想从一个已有的普通对象（plain object）来创建一个 Map，那么我们可以使用内建方法 Object.entries(obj)，该方法返回对象的键/值对数组，该数组格式完全按照 Map 所需的格式。

所以可以像下面这样从一个对象创建一个 Map：

let obj = {
  name: "John",
  age: 30
};

let map = new Map(Object.entries(obj));

alert( map.get('name') ); // John

这里，Object.entries 返回键/值对数组：[ ["name","John"], ["age", 30] ]。这就是 Map 所需要的格式。

Object.fromEntries：从 Map 创建对象

我们刚刚已经学习了如何使用 Object.entries(obj) 从普通对象（plain object）创建 Map。

Object.fromEntries 方法的作用是相反的：给定一个具有 [key, value] 键值对的数组，它会根据给定数组创建一个对象：

let prices = Object.fromEntries([
  ['banana', 1],
  ['orange', 2],
  ['meat', 4]
]);

// 现在 prices = { banana: 1, orange: 2, meat: 4 }

alert(prices.orange); // 2

我们可以使用 Object.fromEntries 从 Map 得到一个普通对象（plain object）。

例如，我们在 Map 中存储了一些数据，但是我们需要把这些数据传给需要普通对象（plain object）的第三方代码。

我们来开始：

let map = new Map();
map.set('banana', 1);
map.set('orange', 2);
map.set('meat', 4);

let obj = Object.fromEntries(map.entries()); // 创建一个普通对象（plain object）(*)

// 完成了！
// obj = { banana: 1, orange: 2, meat: 4 }

alert(obj.orange); // 2

调用 map.entries() 将返回一个可迭代的键/值对，这刚好是 Object.fromEntries 所需要的格式。

我们可以把带 (*) 这一行写得更短：

let obj = Object.fromEntries(map); // 省掉 .entries()

上面的代码作用也是一样的，因为 Object.fromEntries 期望得到一个可迭代对象作为参数，而不一定是数组。并且 map 的标准迭代会返回跟 map.entries() 一样的键/值对。因此，我们可以获得一个普通对象（plain object），其键/值对与 map 相同。

Set

Set 是一个特殊的类型集合 —— “值的集合”（没有键），它的每一个值只能出现一次。

它的主要方法如下：

• new Set(iterable) —— 创建一个 set，如果提供了一个 iterable 对象（通常是数组），将会从数组里面复制值到 set 中。
• set.add(value) —— 添加一个值，返回 set 本身
• set.delete(value) —— 删除值，如果 value 在这个方法调用的时候存在则返回 true ，否则返回 false。
• set.has(value) —— 如果 value 在 set 中，返回 true，否则返回 false。
• set.clear() —— 清空 set。
• set.size —— 返回元素个数。

它的主要特点是，重复使用同一个值调用 set.add(value) 并不会发生什么改变。这就是 Set 里面的每一个值只出现一次的原因。

例如，我们有客人来访，我们想记住他们每一个人。但是已经来访过的客人再次来访，不应造成重复记录。每个访客必须只被“计数”一次。

Set 可以帮助我们解决这个问题：

let set = new Set();

let john = { name: "John" };
let pete = { name: "Pete" };
let mary = { name: "Mary" };

// visits，一些访客来访好几次
set.add(john);
set.add(pete);
set.add(mary);
set.add(john);
set.add(mary);

// set 只保留不重复的值
alert( set.size ); // 3

for (let user of set) {
  alert(user.name); // John（然后 Pete 和 Mary）
}

Set 的替代方法可以是一个用户数组，用 arr.find 在每次插入值时检查是否重复。但是这样性能会很差，因为这个方法会遍历整个数组来检查每个元素。Set 内部对唯一性检查进行了更好的优化。

Set 迭代（iteration）

我们可以使用 for..of 或 forEach 来遍历 Set：

let set = new Set(["oranges", "apples", "bananas"]);

for (let value of set) alert(value);

// 与 forEach 相同：
set.forEach((value, valueAgain, set) => {
  alert(value);
});

注意一件有趣的事儿。forEach 的回调函数有三个参数：一个 value，然后是 同一个值 valueAgain，最后是目标对象。没错，同一个值在参数里出现了两次。

forEach 的回调函数有三个参数，是为了与 Map 兼容。当然，这看起来确实有些奇怪。但是这对在特定情况下轻松地用 Set 代替 Map 很有帮助，反之亦然。

Map 中用于迭代的方法在 Set 中也同样支持：

• set.keys() —— 遍历并返回一个包含所有值的可迭代对象，
• set.values() —— 与 set.keys() 作用相同，这是为了兼容 Map，
• set.entries() —— 遍历并返回一个包含所有的实体 [value, value] 的可迭代对象，它的存在也是为了兼容 Map。

总结

Map —— 是一个带键的数据项的集合。

方法和属性如下：

• new Map([iterable]) —— 创建 map，可选择带有 [key,value] 对的 iterable（例如数组）来进行初始化。
• map.set(key, value) —— 根据键存储值，返回 map 自身。
• map.get(key) —— 根据键来返回值，如果 map 中不存在对应的 key，则返回 undefined。
• map.has(key) —— 如果 key 存在则返回 true，否则返回 false。
• map.delete(key) —— 删除指定键对应的值，如果在调用时 key 存在，则返回 true，否则返回 false。
• map.clear() —— 清空 map 。
• map.size —— 返回当前元素个数。

与普通对象 Object 的不同点：

• 任何键、对象都可以作为键。
• 有其他的便捷方法，如 size 属性。

Set —— 是一组唯一值的集合。

方法和属性：

• new Set([iterable]) —— 创建 set，可选择带有 iterable（例如数组）来进行初始化。
• set.add(value) —— 添加一个值（如果 value 存在则不做任何修改），返回 set 本身。
• set.delete(value) —— 删除值，如果 value 在这个方法调用的时候存在则返回 true ，否则返回 false。
• set.has(value) —— 如果 value 在 set 中，返回 true，否则返回 false。
• set.clear() —— 清空 set。
• set.size —— 元素的个数。

在 Map 和 Set 中迭代总是按照值插入的顺序进行的，所以我们不能说这些集合是无序的，但是我们不能对元素进行重新排序，也不能直接按其编号来获取元素。

✅任务

过滤数组中的唯一元素

重要程度5️⃣

定义 arr 为一个数组。

创建一个函数 unique(arr)，该函数返回一个由 arr 中所有唯一元素所组成的数组。

例如：

function unique(arr) {
  /* 你的代码 */
}

let values = ["Hare", "Krishna", "Hare", "Krishna",
  "Krishna", "Krishna", "Hare", "Hare", ":-O"
];

alert( unique(values) ); // Hare, Krishna, :-O

P.S. 这里用到了 string 类型，但其实可以是任何类型的值。

P.S. 使用 Set 来存储唯一值。

打开带有测试的沙箱。

解决方案

function unique(arr) {
return Array.from(new Set(arr));
}

使用沙箱的测试功能打开解决方案。

过滤字谜（anagrams）

重要程度4️⃣

Anagrams 是具有相同数量相同字母但是顺序不同的单词。

例如：

nap - pan
ear - are - era
cheaters - hectares - teachers

写一个函数 aclean(arr)，它返回被清除了字谜（anagrams）的数组。

例如：

let arr = ["nap", "teachers", "cheaters", "PAN", "ear", "era", "hectares"];

alert( aclean(arr) ); // "nap,teachers,ear" or "PAN,cheaters,era"

对于所有的字谜（anagram）组，都应该保留其中一个词，但保留的具体是哪一个并不重要。

打开带有测试的沙箱。

解决方案

为了找到所有字谜（anagram），让我们把每个单词打散为字母并进行排序。当字母被排序后，所有的字谜就都一样了。

例如：

nap, pan -> anp
ear, era, are -> aer
cheaters, hectares, teachers -> aceehrst
...

我们将使用进行字母排序后的单词的变体（variant）作为 map 的键，每个键仅对应存储一个值：

function aclean(arr) {
let map = new Map();

for (let word of arr) {
 // 将单词 split 成字母，对字母进行排序，之后再 join 回来
 let sorted = word.toLowerCase().split('').sort().join(''); // (*)
 map.set(sorted, word);
}

return Array.from(map.values());
}

let arr = ["nap", "teachers", "cheaters", "PAN", "ear", "era", "hectares"];

alert( aclean(arr) );

字母排序在 (*) 行以链式调用的方式完成。

为了方便，我们把它分解为多行：

let sorted = word // PAN
.toLowerCase() // pan
.split('') // ['p','a','n']
.sort() // ['a','n','p']
.join(''); // anp

两个不同的单词 'PAN' 和 'nap' 得到了同样的字母排序形式 'anp'。

下一行是将单词放入 map：

map.set(sorted, word);

如果我们再次遇到相同字母排序形式的单词，那么它将会覆盖 map 中有相同键的前一个值。因此，每个字母形式（译注：排序后的）最多只有一个单词。（译注：并且是每个字母形式中最靠后的那个值）

最后，Array.from(map.values()) 将 map 的值迭代（我们不需要结果的键）为数组形式，并返回这个数组。

在这里，我们也可以使用普通对象（plain object）而不用 Map，因为键就是字符串。

下面是解决方案：

function aclean(arr) {
let obj = {};

for (let i = 0; i < arr.length; i++) {
 let sorted = arr[i].toLowerCase().split("").sort().join("");
 obj[sorted] = arr[i];
}

return Object.values(obj);
}

let arr = ["nap", "teachers", "cheaters", "PAN", "ear", "era", "hectares"];

alert( aclean(arr) );

使用沙箱的测试功能打开解决方案。

迭代键

重要程度5️⃣

我们期望使用 map.keys() 得到一个数组，然后使用例如 .push 等特定的方法对其进行处理。

但是运行不了：

let map = new Map();

map.set("name", "John");

let keys = map.keys();

// Error: keys.push is not a function
keys.push("more");

为什么？我们应该如何修改代码让 keys.push 工作？

解决方案

这是因为 map.keys() 返回的是可迭代对象而非数组。

我们可以使用方法 Array.from 来将它转换为数组：

let map = new Map();

map.set("name", "John");

let keys = Array.from(map.keys());

keys.push("more");

alert(keys); // name, more

WeakMap and WeakSet（弱映射和弱集合）

我们从前面的 【垃圾回收】章节中知道，JavaScript 引擎在值“可达”和可能被使用时会将其保持在内存中。

例如：

let john = { name: "John" };

// 该对象能被访问，john 是它的引用

// 覆盖引用
john = null;

// 该对象将会被从内存中清除

通常，当对象、数组之类的数据结构在内存中时，它们的子元素，如对象的属性、数组的元素都被认为是可达的。

例如，如果把一个对象放入到数组中，那么只要这个数组存在，那么这个对象也就存在，即使没有其他对该对象的引用。

就像这样:

let john = { name: "John" };

let array = [ john ];

john = null; // 覆盖引用

// 前面由 john 所引用的那个对象被存储在了 array 中
// 所以它不会被垃圾回收机制回收
// 我们可以通过 array[0] 获取到它

类似的，如果我们使用对象作为常规 Map 的键，那么当 Map 存在时，该对象也将存在。它会占用内存，并且应该不会被（垃圾回收机制）回收。

例如：

let john = { name: "John" };

let map = new Map();
map.set(john, "...");

john = null; // 覆盖引用

// john 被存储在了 map 中，
// 我们可以使用 map.keys() 来获取它

WeakMap 在这方面有着根本上的不同。它不会阻止垃圾回收机制对作为键的对象（key object）的回收。

让我们通过例子来看看这指的到底是什么。

WeakMap

WeakMap 和 Map 的第一个不同点就是，WeakMap 的键必须是对象，不能是原始值：

let weakMap = new WeakMap();

let obj = {};

weakMap.set(obj, "ok"); // 正常工作（以对象作为键）

// 不能使用字符串作为键
weakMap.set("test", "Whoops"); // Error，因为 "test" 不是一个对象

现在，如果我们在 weakMap 中使用一个对象作为键，并且没有其他对这个对象的引用 —— 该对象将会被从内存（和map）中自动清除。

let john = { name: "John" };

let weakMap = new WeakMap();
weakMap.set(john, "...");

john = null; // 覆盖引用

// john 被从内存中删除了！

与上面常规的 Map 的例子相比，现在如果 john 仅仅是作为 WeakMap 的键而存在 —— 它将会被从 map（和内存）中自动删除。

WeakMap 不支持迭代以及 keys()，values() 和 entries() 方法。所以没有办法获取 WeakMap 的所有键或值。

WeakMap 只有以下的方法：

• weakMap.get(key)
• weakMap.set(key, value)
• weakMap.delete(key)
• weakMap.has(key)

为什么会有这种限制呢？这是技术的原因。如果一个对象丢失了其它所有引用（就像上面示例中的 john），那么它就会被垃圾回收机制自动回收。但是在从技术的角度并不能准确知道 何时会被回收。

这些都是由 JavaScript 引擎决定的。JavaScript 引擎可能会选择立即执行内存清理，如果现在正在发生很多删除操作，那么 JavaScript 引擎可能就会选择等一等，稍后再进行内存清理。因此，从技术上讲，WeakMap 的当前元素的数量是未知的。JavaScript 引擎可能清理了其中的垃圾，可能没清理，也可能清理了一部分。因此，暂不支持访问 WeakMap 的所有键/值的方法。

那么，在哪里我们会需要这样的数据结构呢？

使用案例：额外的数据

WeakMap 的主要应用场景是 额外数据的存储。

假如我们正在处理一个“属于”另一个代码的一个对象，也可能是第三方库，并想存储一些与之相关的数据，那么这些数据就应该与这个对象共存亡 —— 这时候 WeakMap 正是我们所需要的利器。

我们将这些数据放到 WeakMap 中，并使用该对象作为这些数据的键，那么当该对象被垃圾回收机制回收后，这些数据也会被自动清除。

weakMap.set(john, "secret documents");
// 如果 john 消失，secret documents 将会被自动清除

让我们来看一个例子。

例如，我们有用于处理用户访问计数的代码。收集到的信息被存储在 map 中：一个用户对象作为键，其访问次数为值。当一个用户离开时（该用户对象将被垃圾回收机制回收），这时我们就不再需要他的访问次数了。

下面是一个使用 Map 的计数函数的例子：

// 

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