ES6 中的 SetMap 和 WeakMap

Posted 2020-09-20 ESnail

ES6 新增了几种集合类型，本文介绍 Set、Map 和 WeakMap。比较新的 Firefox、Chrome（需要在 about:flags 启用实验性 javascript）以及 IE11 都有不同程度的实现。需要注意的是，ES6 规范会一直调整，本文只以当前规范及浏览器实现为准。

Set(数组基础数据去重)

Set 是 ES6 新增的有序列表集合，它不会包含重复项。之前我们通常用对象（Object）或者数组（Array）来实现没有重复项的集合。但对象会对 key 进行 toString() 操作，这会导致某些 key 会意外覆盖之前的数据；如果 key 本身是一个对象，toString() 也得不到想要的结果，如下：

JSvar o = {};

var key1 = 2;
var key2 = { toString : function() { return 2 } };

var key3 = { x : 1 };
var key4 = { y : 2 };

o[key1] = 1;
o[key2] = 2;
o[key3] = 3;
o[key4] = 4;

// o : Object {2: 2, [object Object]: 4}

数组可以存放任何类型的数据，不过数据除重需要自己实现。

Set 支持 add(item) 方法，用来向 Set 添加任意类型的元素，如果已经添加过则自动忽略；has(item) 方法用来检测 Set 中是否存在指定元素；delete(item) 方法用来从 Set 中删除指定元素；clear() 用来清空 Set；获取 Set 集合长度用 size 属性。如下：

JSvar set = new Set();
set.add(window);
set.has(window); // true
set.size; // 1
set.add(window);
set.add(1);
set.size; // 2
set.delete(window);
set.has(window); // false
set.clear();
set.size; // 0

Set 调用 add、has、delete 等方法时对 key 进行的比较，不做类型转换。可以认为使用「===」进行比较，当然也不全是「===」：

• Set 中，NaN 只能添加一次（虽然NaN === NaN 返回 false）；
• Set 中，「-0」和「0 或 +0」可以同时存在，因为符号不一样（虽然 -0 === 0 或 -0 === +0 返回 true）；

Map（有序键值对集合）

Map 是 ES6 新增的有序键值对集合。键值对的 key 和 value 都可以是任何类型的元素。通过 set(key, value) 方法为 Map 设置新的键值对，如果设置的 key 已经存在则用新的 value 覆盖，Map 在比较 key 时也不做类型转换，跟 Set 类似；Map 的 get(key) 方法用来获取指定 key 的值；Map 的 has(key) 、 delete(key) 、clear() 这些方法和 size 属性，与 Set 类似，直接看代码：

JSvar map = new Map();
var key1 = {toString : function() { return 2}};
var key2 = 2;
map.set(key1, 1);
map.set(key2, 2);

map.has(key1); // true
map.has(‘2‘); // false，类型不同
map.delete(2);
map.size; // 1
map.get(key2); // undefined

迭代

我们没办法像数组一样用 for 循环来迭代 Set，也没办法像对象一样用 for...in 来迭代 Map。但是可以用 ES6 提供的新方法 for...of 来遍历它们。

Set 和 Map 有几个方法会返回可迭代对象（Iterator Objects），分别是 entries()、keys() 和 values()。直接遍历 Set/Map，等同于遍历 entries()；keys() 和 values() 则分别返回 key 和 value 的集合；对于 Set，key 和 value 是一样的。这些方法和 for...of 现阶段都只有 Firefox 支持，下面的例子需要在 Firefox 下运行：

JSvar set = new Set();
set.add(‘this is a demo.‘);
set.add(window);
set.add(top);

for(let item of set) {
    console.log(item);
}

WeakMap（非空键值对集合）

WeakMap 相对于普通的 Map，也是键值对集合，只不过 WeakMap 的 key 只能是非空对象（non-null object）。WeakMap 对它的 key 仅保持弱引用，也就是说它不阻止垃圾回收器回收它所引用的 key。WeakMap 最大的好处是可以避免内存泄漏。一个仅被 WeakMap 作为 key 而引用的对象，会被垃圾回收器回收掉。

WeakMap 拥有和 Map 类似的 set(key, value) 、get(key)、has(key)、delete(key) 和 clear() 方法，但没有 size 属性，也没有任何与迭代有关的方法。

为了演示 WeakMap 与内存回收的关系，我用 IE11 做了一个简单的测试。IE11 的 F12 开发者工具改进很大，下次找机会单独介绍。测试流程如下：

1. 创建一个全局的 Map/WeakMap 对象；
2. 进入局部作用域，创建大量对象作为 key，加到 Map/WeakMap 中；
3. 离开局部作用域，检查第 2 步创建的大量对象是否被回收；
4. 手动回收 Map/WeakMap 对象；

内存使用结果如下：

红线位置即为测试的第 2 步，可以看到给 Map/WeakMap 添加大量对象后，内存使用大幅增加；但 WeakMap 没有阻止这些对象随后被回收，内存使用马上跌落，与 Map 对比非常明显；最后手动回收 Map/WeakMap 之后，全部内存都会被回收。

WeakSet？

ES6 还定义了另外一种集合类型：WeakSet，但目前还没有浏览器实现。顾名思义，它应该是没有 size 属性、不能迭代的 Set；且只能添加非空对象。这里有 V8 引擎实现 WeakSet 的代码，可以先看看。