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深入理解JS对象的深度克隆及多种方式实现

深入理解JS对象的深度克隆及多种方式实现

作者: 深度剖析JavaScript | 来源:发表于2020-08-08 21:33 被阅读0次

关于对象的深度克隆网上都会讲到,但看过很多资料、文章觉得讲得不太全、零零散散、漏这漏那,特写此文一来汇总;二来更透彻的掌握深度克隆。
我们知道
JavaScript的数据类型分两大类:

  1. 原始值类型,包括:number、string、boolean、null、undefined
  2. 引用值类型,包括:对象(object)、函数(function)、数组(array)

当然ES6 引入了一种新的数据类型Symbol,表示独一无二的值

在JS对象中可包含所有数据类型中的任意一些类型,当我们拷贝对象时,必须要考虑到所有的数据类型的拷贝。所以我们的目标就是:实现JS中所有数据类型的深度拷贝!包括function,包括symbol


首先,通过typeof判断是原始值、object、function还是symbol;
function deepClone(origin, target) {
    //origin:要被拷贝的对象
    var target = target || {};
    for (var prop in origin) {
        if (origin.hasOwnProperty(prop){
            if (typeof (origin[prop]) === "object") {

            } else if (typeof (origin[prop]) === "function") {

            } else if (typeof (origin[prop]) === "symbol") {

            } else {
                //除了object、function、symbol,剩下都是直接赋值的原始值
                target[prop] = origin[prop];
            }
        }
    }
}

备注:

  • for in循环用来遍历对象属性的,但是会遍历到原型上的
  • origin.hasOwnProperty()用于过滤,看看属性到底是不是自己的(除去原型的)
  • typeof后除了object、function、symbol,剩下都是直接赋值的原始值,包括number、string、boolean

接着,通过Object.prototype.toString.call()判断object类型是数组、对象还是null

function deepClone(origin, target) {
    //origin:要被拷贝的对象
    var target = target || {};
    for (var prop in origin) {
        if (origin.hasOwnProperty(prop)) {
            if (typeof (origin[prop]) === "object") {//对象
                if (Object.prototype.toString.call(origin[prop]) == "[object Array]") {
                    //数组
                } else if (Object.prototype.toString.call(origin[prop]) == "[object Object]") {
                    //普通对象
                } else {
                    //null
                }

            } else if (typeof (origin[prop]) === "function") {//函数

            } else if (typeof (origin[prop]) === "symbol") {

            } else {
                //除了object、function、symbol,剩下都是直接赋值的原始值
                target[prop] = origin[prop];
            }
        }
    }
}

然后,根据是数组还是对象建立相应的数组或对象;但是因为数组和对象一样,可以存放所以类型的变量,所以这两种数据类型得用到递归,调用本身函数deepClone()

function deepClone(origin, target) {
    //origin:要被拷贝的对象
    var target = target || {};
    for (var prop in origin) {
        if (origin.hasOwnProperty(prop)) {
            if (typeof (origin[prop]) === "object") {//对象
                if (Object.prototype.toString.call(origin[prop]) == "[object Array]") {
                    //数组
                    target[prop] = [];
                    deepClone(origin[prop],target[prop]);
                } else if (Object.prototype.toString.call(origin[prop]) == "[object Object]") {
                    //普通对象
                    target[prop] = {};
                    deepClone(origin[prop],target[prop]);
                } else {
                    //null
                    origin[prop] = null;
                }                        

            } else if (typeof (origin[prop]) === "function") {//函数

            } else if (typeof (origin[prop]) === "symbol") {

            } else {
                //除了object、function、symbol,剩下都是直接赋值的原始值
                target[prop] = origin[prop];
            }
        }
    }
  return target;
}

这里有些人会有个疑问,就是当是数组时,我递归调用deepClone(origin[prop],target[prop]);传递的数组能使用for in遍历?答案是肯定的!for in也可以遍历数组,origin[prop]相当于是origin[0]、origin[1]、origin[2]、origin[3]....

接下来,深度克隆function
有两种方法克隆function

  • 通过eval()
  • 通过new Function()
var a = function(){alert(1)}
var b = eval("0,"+a);//方法一
var c = new Function("return "+a)();//方法二

b();//1
c();//1
alert(a === b);//false
alert(a === c);//false

但是如果函数上面附有许多静态属性,我们可以封装一个专门的函数来实现函数的深度拷贝:

var copyFn = function (fn) {
    var result = eval("0," + fn);
    for (var i in fn) {
        result[i] = fn[i]
    }
    return result
}

最后,实现symbol类型的拷贝:
温馨提示:不考虑拷贝symbol类型的可以跳过这部分,这部分也比较长
先来了解一下symbol吧
Symbol是ES6 引入了一种新的数据类型,用于表示独一无二的值
在ES6出来之前,对象属性名都是字符串,这容易造成属性名的冲突。比如,你使用了一个他人提供的对象,但又想为这个对象添加新的方法(mixin 模式),新方法的名字就有可能与现有方法产生冲突。如果有一种机制,保证每个属性的名字都是独一无二的就好了,这样就从根本上防止属性名的冲突。这就是 ES6 引入Symbol的原因。
Symbol 值通过Symbol函数生成。

let s = Symbol();
typeof s;// "symbol"

这就是说,对象的属性名现在可以有两种类型,一种是原来就有的字符串,另一种就是新增的 Symbol 类型。凡是属性名属于 Symbol 类型,就都是独一无二的,可以保证不会与其他属性名产生冲突。
注意,Symbol函数前不能使用new命令,否则会报错。这是因为生成的 Symbol 是一个原始类型的值,不是对象。也就是说,由于 Symbol 值不是对象,所以不能添加属性。基本上,它是一种类似于字符串的数据类型。
Symbol函数可以接受一个字符串作为参数,表示对 Symbol 实例的描述,主要是为了在控制台显示,或者转为字符串时,比较容易区分。

let s1 = Symbol('foo');
let s2 = Symbol('bar');

console.log(s1);// Symbol(foo)
console.log(s2);// Symbol(bar)

console.log(s1.toString()); // "Symbol(foo)"
console.log(s2.toString()); // "Symbol(bar)"

如果 Symbol 的参数是一个对象,就会调用该对象的toString方法(没有就找原型上的toString方法),将其转为字符串,然后才生成一个 Symbol 值。

const obj = {
  toString() {
    return 'abc';
  }
};
const sym = Symbol(obj);
console.log(sym); // Symbol(abc)

注意,Symbol函数的参数只是表示对当前 Symbol 值的描述,因此相同参数的Symbol函数的返回值是不相等的。

var a = Symbol("a");
var b = Symbol("a");
console.log(a == b);//false

b = a;
console.log(a == b);//true

那我们如何拷贝 Symol 类型呢?
有文章提到有个方法可以实现:

  • 方法:Object.getOwnPropertySymbols(obj)
    Object.getOwnPropertySymbols(obj),用于返回在给定对象自身上找到的所有 Symbol 类型的属性的数组。
    注意:因为所有的对象在初始化的时候不会包含任何的 Symbol,除非你在对象上赋值了 Symbol 否则Object.getOwnPropertySymbols()只会返回一个空的数组。
var obj = {};
var a = Symbol("a");
var b = Symbol.for("b");

obj[a] = "localSymbol";
obj[b] = "globalSymbol";

var objectSymbols = Object.getOwnPropertySymbols(obj);

console.log(objectSymbols.length); // 2
console.log(objectSymbols)         // [Symbol(a), Symbol(b)]
console.log(objectSymbols[0])      // Symbol(a)

但是我有点不解,这方法不就是找到对象身上的 Symbol 类型的属性吗,怎么就能实现symbol类型的拷贝呢?单纯查找区分的话,我在typeof的时候不是也能找到吗?不解!在写个代码测try try

var obj = {
    c: Symbol("cc"),
    fn:function(){
        // console.log(typeof this.c)
    }
};
for (var temp in obj){
    console.log(temp,typeof(obj[temp]))
}

打印:'c symbol'’和'fn function'
证实for in确实可以遍历出对象中定义symbol类型的属性。
那我们猜测一下,通过obj.xx =Symbol()方式后面添加的属性,能不能通过forin拿出来

var obj = {
    c: Symbol("cc"),
    fn:function(){
        // console.log(typeof this.c)
    }
};
var a = Symbol("aa");
var b = Symbol.for("bb");
obj[a] = "localSymbol";
obj[b] = "globalSymbol";
for (var temp in obj){
    console.log(temp,typeof(obj[temp]))//'c symbol' 和'fn function'
}

console.log(obj[a],obj[b]) //localSymbol globalSymbol
console.log(typeof(obj[a]),typeof(obj[b]))//string string

原来for in并不能找出后面添加的symbol值
那怎么办?
再回过头来试试getOwnPropertySymbols代替forin找出对象的symbol属性

var obj = {
    c: Symbol("cc"),
    fn:function(){}
};
var a = Symbol("aa");
var b = Symbol.for("bb");
obj[a] = "localSymbol";
obj[b] = "globalSymbol";

var objectSymbols = Object.getOwnPropertySymbols(obj);
console.log(objectSymbols.length); // 2
console.log(objectSymbols)         // [Symbol(aa), Symbol(bb)]
console.log(typeof(objectSymbols[0]))      // symbol

发现通过getOwnPropertySymbols可以找出后面添加的symbol值
小结:

  • 通过typeof找出symbol类型是直接在里面定义的,但是个人感觉这种值没多大意义,只是用于作一个对象的标识。
  • 通过getOwnPropertySymbols找出对象声明之后通过对象[prop]=Symbol("xxx")的形式添加的属性。

所以分两个部分来处理symbol:

  1. 对象声明时的symbol值:
    特点:for in遍历的到,并可以直接用typeof判断为symbol
  2. 对象声明之后的symbol值:
    特点:通过for in遍历不出来,而是通过getOwnPropertySymbols获取这类symbol值。

到这完成了一大半,剩下就是怎么赋值拷贝了。
我的观点是,反正拷贝的结果就是看上去和功能都是一模一样,但是彼此独立不关联。
symbol的特性就是独一无二,所以天生不关联,我们只要考虑生成的时候传递的一样就行,即Symbol(context)中的context值。
上面我们讲过toString方法,我们深入试试传入不同类型时,返回的值有什么区别:

//Symbol传入不同类型的值
var _string = 'aa';
var _number = 1;
var _boolean = true;
var _undefined = undefined;
var _null= null;
var _array = [1,2];
var _fn = function(){a:1};
var _obj = {name:"alice"};
var _symbol = Symbol("s");
console.log(Symbol(_string).toString()); //Symbol(aa)
console.log(Symbol(_number).toString()); //Symbol(1)
console.log(Symbol(_boolean).toString()); //Symbol(true)
console.log(Symbol(_undefined).toString()); //Symbol()
console.log(Symbol(_null).toString()); //Symbol(null)
console.log(Symbol(_fn).toString()); //Symbol(function(){a:1})
console.log(Symbol(_obj).toString()); //Symbol([object Object])
console.log(Symbol(_symbol).toString()); //test.html:431 Uncaught TypeError: Cannot convert a Symbol value to a string

我们通过Symbol传入不同类型的值,发现
Symbol传入的值必须是字符串,如果不是,会调用String()发生隐式类型转换,将其转成字符串。特殊的Symbol(undefined).toString())返回是Symbol()
那么可以写个方法:

function copySymbol (val){
    var str = val.toString();
    var tempArr = str.split("(");
    var arr = tempArr[1].split(")")[0];
    return Symbol(arr); 
}

我们先来解决对象声明时的symbol:

function deepClone(origin, target) {
    //origin:要被拷贝的对象
    var target = target || {};
    for (var prop in origin) {
        if (origin.hasOwnProperty(prop)) {
            if (typeof (origin[prop]) === "object") {//对象
                if (Object.prototype.toString.call(origin[prop]) == "[object Array]") {
                    //数组
                    target[prop] = [];
                    deepClone(origin[prop], target[prop]);
                } else if (Object.prototype.toString.call(origin[prop]) == "[object Object]") {
                    //普通对象
                    target[prop] = {};
                    deepClone(origin[prop], target[prop]);
                } else {
                    //null
                    console.log(11111111111)
                    target[prop] = null;
                }

            } else if (typeof (origin[prop]) === "function") {//函数
                var _copyFn = function (fn) {
                    var result = new Function("return " + fn)();
                    for (var i in fn) {
                        result[i] = fn[i]
                    }
                    return result
                }
                target[prop] = _copyFn(origin[prop]);
            } else if (typeof (origin[prop]) === "symbol") {//里面的symbol                           
                target[prop] = _copySymbol(origin[prop]);
                console.log(target[prop])
            } else {
                    //除了object、function、symbol,剩下都是直接赋值的原始值number,string,boolean,undefined
                target[prop] = origin[prop];  

                
                //但有个特殊的是,string中可能有symbol,
                //那我可以通过getOwnPropertySymbols先找出来
                // var _tempArr = Object.getOwnPropertySymbols(origin);
                // console.log(_tempArr)
                // for (var i = 0;i<_tempArr.length;i++){
                //     _tempArr[i] == 
                // }
                // if (typeof (origin[prop] === "string"  )) {
                    
                // } else {                            
                // }                     
                
            }
        }
    }
    function _copySymbol(val) {
        var str = val.toString();
        var tempArr = str.split("(");
        var arr = tempArr[1].split(")")[0];
        return Symbol(arr);
    }
    return target;
}

var student = {
    name: "alice",
    age: 12,
    isOldPerson: false,
    sex: undefined,
    money: null,
    grader: [{
        English: 120,
        math: 80
    }, 100],
    study: function () {
        console.log("I am a student,I hava to study every day!")
    },
    key: Symbol("s1-key"),
    book: {
        English: true
    }
}
var a = Symbol('a')
var b = Symbol.for("b")
student[a] = "aaa"
student[b] = "bbb"

var res = deepClone(student);

可以看到,剩下最后一个问题了,就是就是后面添加的symbol,即在forin外头实现。

也是手写对象深度克隆的最终代码

function deepClone(origin, target) {
    //origin:要被拷贝的对象
    var target = target || {};
    for (var prop in origin) {
        if (origin.hasOwnProperty(prop)) {
            if (typeof (origin[prop]) === "object") {//对象
                if (Object.prototype.toString.call(origin[prop]) == "[object Array]") {
                    //数组
                    target[prop] = [];
                    deepClone(origin[prop], target[prop]);
                } else if (Object.prototype.toString.call(origin[prop]) == "[object Object]") {
                    //普通对象
                    target[prop] = {};
                    deepClone(origin[prop], target[prop]);
                } else {
                    //null
                    target[prop] = null;
                }

            } else if (typeof (origin[prop]) === "function") {//函数
                var _copyFn = function (fn) {
                    var result = new Function("return " + fn)();
                    for (var i in fn) {
                        result[i] = fn[i]
                    }
                    return result
                }
                target[prop] = _copyFn(origin[prop]);
            } else if (typeof (origin[prop]) === "symbol") {//里面的symbol                           
                target[prop] = _copySymbol(origin[prop]);
            } else {
                //除了object、function、symbol,剩下都是直接赋值的原始值number,string,boolean,undefined                        
                target[prop] = origin[prop];
            }
        }
    }
    function _copySymbol(val) {
        var str = val.toString();
        var tempArr = str.split("(");
        var arr = tempArr[1].split(")")[0];
        return Symbol(arr);
    }
    //通过getOwnPropertySymbols找出来的symbol
    var _symArr = Object.getOwnPropertySymbols(origin);   
    if (_symArr.length) {//查找成功
        _symArr.forEach(symKey => {                   
                target[symKey] = origin[symKey];                    
        });
    }
    return target;
}

试试

var student = {
    name: "alice",
    age: 12,
    isOldPerson: false,
    sex: undefined,
    money: null,
    grader: [{
        English: 120,
        math: 80
    }, 100],
    study: function () {
        console.log("I am a student,I hava to study every day!")
    },
    key: Symbol("s1-key"),
    book: {
        English: true
    }
}
var a = Symbol('a')
var b = Symbol.for("b")
student[a] = "1111111111111"
student[b] = "222222222222222"
var res = deepClone(student);
测试结果

完美!
另外还有一方法,通过Reflect.ownKeys(origin),用于返回一个由目标对象自身的属性键组成的数组,这也能找到后面的symbol类型。你可以自己试试怎么实现。

其他方式实现深度克隆

除了上面手写实现以外,还有以下几个方法:

  • 通过扩展运算符...
var a = {name:"aaa"}
var b = {...a}
  • 通过合并对象的方法Object.assign
var newObj = Object.assign([],oldObj);

缺点:Object.assign只对顶层属性做了赋值,完全没有继续做递归把下层属性做深度拷贝。简而言之,只实现第一层深度拷贝,后续层次还是浅拷贝。

  • 通过json的方法实现
var obj = {a:1};
var str = JSON.stringify(obj); //序列化对象
var newobj = JSON.parse(str); //还原

缺点:
如果obj里面有时间对象,则JSON.stringify后再JSON.parse的结果,时间将只是字符串的形式。而不是时间对象;
如果obj里有RegExp、Error对象,则序列化的结果将只得到空对象;
如果obj里有function,Symbol 类型,undefined,则序列化的结果会把函数或 undefined丢失;
如果obj里有NaN、Infinity和-Infinity,则序列化的结果会变成null

  • jquery中的$.extend
var bob = {
    name: "Bob",
    age: 32
};
 
var bill = $.extend(true, {}, bob);
bill.name = "Bill";

console.log(bob.name);//Bob
console.log(bill.name);//Bill

参考文献:
深度克隆对象(不考虑function)-腾讯课堂渡一教育
JS对象深度克隆的实现—作者:兔子juan
js对象的深度克隆的三种方法(深拷贝)—作者:web全栈入门
js深度克隆的几种方法—作者:javascript
克隆function—作者:weixin_34194551
Symbol(js的第七种数据类型)—作者:刘欢乐
如何实现一个深拷贝(考虑循环引用对象、和symbol类型)— 作者:Dream_Lee_1997
Object.getOwnPropertySymbols--MDN web docs

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