浅析 Map 和 WeakMap 区别以及使用场景

Posted 2021-09-17 小丞同学

在阅读红宝书时遇到了 WeakMap 这个关键字，第一次见感觉没啥用，是我见识浅了，其实还是有点用的，有多大我不知道（快跑）

希望这一篇文章能让你对 Map 有更好的理解，或者能够帮你理解 Map 和 WeakMap

这篇文章会先从Map再到WeakMap

一、为什么是 Map ？

1. 传统对象结构

Map本质上是一个键值对的集合。和传统对象结构相比，传统的对象只能用字符串作为键名，这就在使用上造成了很大的限制了。这也是新增 Map 的原因之一。

const data = {};
// element 为节点对象
const element = document.querySelector(".node");
console.log(element); // 输出 div.node 对象
// 将对象转化成字符串输出 [object htmlDivElement]
console.log(element.toString()); 
// 用点操作符不能有空格，所以采用中括号的形式给对象赋值
data[element] = 'objectData'
// 输出 objectData，说明在对象中存在[object HTMLDivElement]键名
console.log(data['[object HTMLDivElement]']);

在上面的代码中，我们创建了一个对象并将一个节点对象作为了它的键名，并进行了代码测试，首先验证了获取到的element节点为一个对象，再确定了经过toString方法转化后的结果，以这个值为键名成功的输出了value值objectData

通过上面的测试，确定了传统对象的键名会通过toString方法转化为字符串类型

注意：在我们访问对象成员时，键名有空格时不能采用点访问，例如data.ab c

这样是错误的。我们需要采用data['ab c']的形式来访问

2. Map 结构

Map类似于对象，但是键名不限于字符串，可以说Object结构提供键-值对应，Map结构提供值-值对应因此其实采用map结构会优于传统对象

// 1. 通过new Map来创建dataMap容器
const dataMap = new Map();
// 2. 获取节点对象，作为测试数据
const element = document.querySelector(".node");
// 3. 通过 set 方法给 dataMap 中指定键和对应的值
dataMap.set(element,'objectData');
// 4. 通过 get 来从 dataMap 中获取键名对应的值
console.log(dataMap.get(element));
// 5. 揭开面目
console.log(dataMap);

从上面的代码中，我们可以清楚的看到，第8行代码获取值时直接传入了element对象，

可以成功的获取到对应的值，在最后打印dataMap时更是验证了上诉说法

成功的将对象作为了键名，弥补了传统对象的不足

3. Map 的特点

1. Map 默认情况下不包含任何键，所有键都是自己添加进去的。不同于 Object 原型链上有一些默认的键。

2. Map 的键可以是任意类型数据，就连函数都可以。

3. Map 的键值对个数可以轻易通过size属性获取，Object 需要手动计算。

4. Map 在频繁增删键值对的场景下性能要比 Object 好。

4. 什么时候用 Map

1. 要添加的键值名和 Object 上的默认键值名冲突，又不想改名时，用 Map
2. 需要 String 和 Symbol 以外的数据类型做键值时，用 Map
3. 键值对很多，有需要计算数量时，用 Map
4. 需要频繁增删键值对时，用 Map

二、Map 实例属性和方法

在上面我们已经接触到了Map的个别 API，接下来简单说说

1. set

set方法设置键名key对应的键值为value，然后会返回整个Map结构，如果设置的key已经存在，则会更新value值，否则会新生成该键

也可以采用链式写法设置多组数据

成功输出如下：

2. get

通过get方法读取key对应的键值，如果传入的键值不存在，则会返回undefined

控制台成功输出ljc

3. has

判断传入的键是否存在当前Map对象中，该方法返回一个布尔值

在上面的代码中，存在name为true，不存在sex返回false

4. delete

删除传入的键，返回true，如果删除失败，则返回false

5. clear

清除所有成员，没有返回值

clear前后结果对比，注意clear没有返回值！

三、遍历方法

可以采用for...of循环和forEach两种方法。由于Map实例会维护键值对的插入顺序，因此可以根据插入顺序进行遍历

采用for…of

for...of可以遍历有iterator接口的数据结构

• 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

map.entries()

在Map实例中有一个迭代器，能以插入顺序生成[key,value]形式的数据。

我们可以通过entries方法来获得这个迭代器，从而利用for...of进行遍历操作

也可以采用如下进行遍历，每次item获取到一个数组

又因为entries是默认的迭代器，所以可以直接对Map实例使用扩展操作或者直接采用map

采用扩展操作

map.values()

可以采用遍历map.values()的方式来遍历map容器的属性值

map.keys()

可以采用map.keys()来遍历键名

采用 forEach() 回调遍历

通过回调的方式遍历map

四、Map 类型转化

几种与map相互类型转化的方法

Map 转为数组

通过扩展运算符实现

let map = new Map()
let arr = [...map]

数组转为 Map

let map = new Map(arr)

Map 转为对象

通过遍历利用set将键值对加入对象中

let obj = {}
for (let [k, v] of map) {
  obj[k] = v
}

对象转为 Map

for( let k of Object.keys(obj)){
  map.set(k,obj[k])
}

五、什么是 WeakMap ？

总所周知，WeakMap是 ES6 中新增的一种集合类型，叫做“弱映射”。它和Map是兄弟关系，与Map的区别就在于这个弱字，API 还是Map的那套（只有set get has delete)

那它真正是什么意思呢？

这其实描述的是 JS 中垃圾回收程序对待“弱映射”中键的方式

那为什么要有 WeakMap 呢？它解决了什么问题呢？这些问题后面都会讲到

六、WeakMap 的特性

我们先从 WeakMap 的特性讲起

1. WeakMap 只能将对象作为键名

• 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

null 除外

正常添加

2. WeakMap 的键名引用的对象是弱引用

这里懵了挺久的，但是这是WeakMap结构的关键所在

要想读懂这句话，不容易，我们需要先知道强引用和弱引用

2.1 什么是强引用？

我们先来看看强引用，这是阮一峰老师书上的例子

在上面的代码中，e1和e2是两个对象，通过arr数组对这两个对象添加一些文字说明。但是这样就形成了arr对e1和e2的引用，而这种引用又是强引用。它的区别就体现在。当我们不再需要这两个对象时，我们必须手动的删除这个引用，解除arr都两个对象的引用关系，否则垃圾回收机制不会释放e1和e2占用的内存。因为，arr仍然存在着对对象的引用！

麻烦的操作势必会造成问题，当忘记了手动删除引用，就会造成内存泄漏

2.2 什么是弱引用？

对于弱引用，百度百科给出的答案：

在计算机程序设计中，弱引用与强引用相对，是指不能确保其引用的对象不会被垃圾回收器回收的引用。 一个对象若只被弱引用所引用，则被认为是不可访问（或弱可访问）的，并因此可能在任何时刻被回收。

也就是说如果我们能这样创建一个弱引用的对象

//假设
let obj = new WeakObject()

我们就可以静静的等待垃圾车来把它拖走了，obj所引用的对象就会被回收

如果还没有理解的话，我们再来看看

2.3 弱引用和强引用图解

从1套代码结合两张图来理解

对于强引用

const myMap = new Map()
let my = {
    name: "ljc",
    sex: "男"
}
myMap.set(my, 'info');
console.log(myMap);

对于弱引用

const myMap = new WeakMap()
let my = {
    name: "ljc",
    sex: "男"
}
myMap.set(my, 'info');
console.log(myMap);

图一中的数据被my和myMap实例对象所引用，引用计数为 2，图2中建立了myMap对my所引用的对象的弱引用，引用计数为 1

在上面我们谈到强引用数据被删除时，需要手动解除引用，而弱引用则可以等待垃圾回收机制自动清除

弱引用与垃圾回收

当执行my = null时会解除my对原数据的引用，而myMap实例对象对my所引用对象是弱引用关系，该数据的引用计数为 0 ，程序垃圾回收机制在执行时会将引用对象回收。而如果时强引用关系则引用计数为 1 ，不会被垃圾回收机制清除。

总的来说， WeakMap 保持了对键名所引用的对象的弱引用，即垃圾回收机制不将该引用考虑在内。只要所引用的对象的其他引用都被清除，垃圾回收机制就会释放该对象所占用的内存。也就是说，一旦不再需要，WeakMap 里面的键名对象和所对应的键值对会自动消失，不用手动删除引用。

3. 不可遍历

正因为WeakMap对键名所引用的对象是弱引用关系，因此WeakMap内部成员是会却决于垃圾回收机制有没有执行，运行前后成员个数很可能是不一样的，而垃圾回收机制的执行又是不可预测的，因此不可遍历

了解了WeakMap的特性，相信对“为什么要有WeakMap？”已经有了一定的答案

七、Map 和 WeakMap 的区别

看到这里相信心中已经有答案了

• Map 的键可以是任意类型，WeakMap 只接受对象作为键（null除外），不接受其他类型的值作为键
• Map 的键实际上是跟内存地址绑定的，只要内存地址不一样，就视为两个键； WeakMap 的键是弱引用，键所指向的对象可以被垃圾回收，此时键是无效的
• Map 可以被遍历， WeakMap 不能被遍历

八、WeakMap 的使用场景

1. DOM 节点元数据

用红宝书的例子

因为 weakMap 不会影响垃圾回收，所以可以用来关联元数据

当上面代码执行后，登录按钮从DOM树中被删除了，但由于 Map 对节点对象是强引用关系，仍然保存着对按钮的引用，所以会引起内存泄漏

因此可以采用WeakMap当节点删除后，引用计数为0，等待垃圾回收机制回收

2. 部署私有属性

利用弱映射，将内部属性设置为实例的弱引用对象，当实例删除时，私有属性也会随之消失，因此不会内存泄漏

阮一峰老师的代码实例

3. 数据缓存

当我们需要在不修改原有对象的情况下储存某些属性等，而又不想管理这些数据时，可以使用WeakMap

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