划重点,这是一道面试必考题,我就问过很多面试者这个问题,✧(≖ ◡ ≖✿)嘿嘿

首先这是一道非常棒的面试题,可以考察面试者的很多方面,比如基本功,代码能力,逻辑能力,而且进可攻,退可守,针对不同级别的人可以考察不同难度,比如漂亮妹子就出1☆题,(*^__^*) 嘻嘻……

一般在面试者回答出问题后,我总能够潇洒的再抛出一些问题,看着面试者露出惊异的眼神,默默一转身,深藏功与名

本文我将给大家破解深拷贝的谜题,由浅入深,环环相扣,总共涉及4种深拷贝方式,每种方式都有自己的特点和个性

深拷贝 VS 浅拷贝

再开始之前需要先给同学科普下什么是深拷贝,和深拷贝有关系的另个一术语是浅拷贝又是什么意思呢?如果对这部分部分内容了解的同学可以跳过

其实深拷贝和浅拷贝都是针对的引用类型,JS中的变量类型分为值类型(基本类型)和引用类型;对值类型进行复制操作会对值进行一份拷贝,而对引用类型赋值,则会进行地址的拷贝,最终两个变量指向同一份数据

深中自招面试题(深拷贝的终极探索)(1)

对于引用类型,会导致a b指向同一份数据,此时如果对其中一个进行修改,就会影响到另外一个,有时候这可能不是我们想要的结果,如果对这种现象不清楚的话,还可能造成不必要的bug

那么如何切断a和b之间的关系呢,可以拷贝一份a的数据,根据拷贝的层级不同可以分为浅拷贝和深拷贝,浅拷贝就是只进行一层拷贝,深拷贝就是无限层级拷贝

深中自招面试题(深拷贝的终极探索)(2)

浅拷贝的实现非常简单,而且还有多种方法,其实就是遍历对象属性的问题,这里只给出一种,如果看不懂下面的方法,或对其他方法感兴趣,可以看我的这篇文章(https://yanhaijing.com/javascript/2015/05/09/diff-between-keys-getOwnPropertyNames-forin/)

深中自招面试题(深拷贝的终极探索)(3)

最简单的深拷贝

深拷贝的问题其实可以分解成两个问题,浅拷贝 递归,什么意思呢?假设我们有如下数据

深中自招面试题(深拷贝的终极探索)(4)

只需稍加改动上面浅拷贝的代码即可,注意区别

深中自招面试题(深拷贝的终极探索)(5)

大部分人都能写出上面的代码,但当我问上面的代码有什么问题吗?就很少有人答得上来了,聪明的你能找到问题吗?

其实上面的代码问题太多了,先来举几个例子吧

(⊙o⊙),下面我们来看看各个问题的解决办法,首先我们需要抽象一个判断对象的方法,其实比较常用的判断对象的方法如下,其实下面的方法也有问题,但如果能够回答上来那就非常不错了,如果完美的解决办法感兴趣,不妨看看这里吧

深中自招面试题(深拷贝的终极探索)(6)

函数需要校验参数,如果不是对象的话直接返回

深中自招面试题(深拷贝的终极探索)(7)

关于第三个问题,嗯,就留给大家自己思考吧,本文为了减轻大家的负担,就不考虑数组的情况了,其实ES6之后还要考虑set, map, weakset, weakmap,/(ㄒoㄒ)/~~

其实吧这三个都是小问题,其实递归方法最大的问题在于爆栈,当数据的层次很深是就会栈溢出

下面的代码可以生成指定深度和每层广度的代码,这段代码我们后面还会再次用到

深中自招面试题(深拷贝的终极探索)(8)

当 clone 层级很深的话就会栈溢出,但数据的广度不会造成溢出

深中自招面试题(深拷贝的终极探索)(9)

其实大部分情况下不会出现这么深层级的数据,但这种方式还有一个致命的问题,就是循环引用,举个例子

深中自招面试题(深拷贝的终极探索)(10)

关于循环引用的问题解决思路有两种,一直是循环检测,一种是暴力破解,关于循环检测大家可以自己思考下;关于暴力破解我们会在下面的内容中详细讲解

一行代码的深拷贝

有些同学可能见过用系统自带的 JSON 来做深拷贝的例子,下面来看下代码实现

深中自招面试题(深拷贝的终极探索)(11)

其实我第一次简单这个方法的时候,由衷的表示佩服,其实利用工具,达到目的,是非常聪明的做法

下面来测试下cloneJSON有没有溢出的问题,看起来cloneJSON内部也是使用递归的方式

深中自招面试题(深拷贝的终极探索)(12)

既然是用了递归,那循环引用呢?并没有因为死循环而导致栈溢出啊,原来是 JSON.stringify内部做了循环引用的检测,正是我们上面提到破解循环引用的第一种方法:循环检测

深中自招面试题(深拷贝的终极探索)(13)

破解递归爆栈

其实破解递归爆栈的方法有两条路,第一种是消除尾递归,但在这个例子中貌似行不通,第二种方法就是干脆不用递归,改用循环,当我提出用循环来实现时,基本上90%的前端都是写不出来的代码的,这其实让我很震惊

举个例子,假设有如下的数据结构

深中自招面试题(深拷贝的终极探索)(14)

这不就是一个树吗,其实只要把数据横过来看就非常明显了

深中自招面试题(深拷贝的终极探索)(15)

用循环遍历一棵树,需要借助一个栈,当栈为空时就遍历完了,栈里面存储下一个需要拷贝的节点

首先我们往栈里放入种子数据,key 用来存储放哪一个父元素的那一个子元素拷贝对象

然后遍历当前节点下的子元素,如果是对象就放到栈里,否则直接拷贝

深中自招面试题(深拷贝的终极探索)(16)

改用循环后,再也不会出现爆栈的问题了,但是对于循环引用依然无力应对

破解循环引用

有没有一种办法可以破解循环应用呢?别着急,我们先来看另一个问题,上面的三种方法都存在的一个问题就是引用丢失,这在某些情况下也许是不能接受的

举个例子,假如一个对象a,a下面的两个键值都引用同一个对象b,经过深拷贝后,a的两个键值会丢失引用关系,从而变成两个不同的对象,o(╯□╰)o

深中自招面试题(深拷贝的终极探索)(17)

如果我们发现个新对象就把这个对象和他的拷贝存下来,每次拷贝对象前,都先看一下这个对象是不是已经拷贝过了,如果拷贝过了,就不需要拷贝了,直接用原来的,这样我们就能够保留引用关系了,✧(≖ ◡ ≖✿)嘿嘿

但是代码怎么写呢,o(╯□╰)o,别急往下看,其实和循环的代码大体一样,不一样的地方我用// ==========标注出来了

引入一个数组 uniqueList 用来存储已经拷贝的数组,每次循环遍历时,先判断对象是否在uniqueList 中了,如果在的话就不执行拷贝逻辑了

find 是抽象的一个函数,其实就是遍历 uniqueList

深中自招面试题(深拷贝的终极探索)(18)

下面来验证一下效果,amazing

深中自招面试题(深拷贝的终极探索)(19)

接下来再说一下如何破解循环引用,等一下,上面的代码好像可以破解循环引用啊,赶紧验证一下

惊不惊喜,(*^__^*) 嘻嘻……

深中自招面试题(深拷贝的终极探索)(20)

看起来完美的 cloneForce 是不是就没问题呢?cloneForce 有两个问题

第一个问题,所谓成也萧何,败也萧何,如果保持引用不是你想要的,那就不能用 cloneForce 了;

第二个问题,cloneForce 在对象数量很多时会出现很大的问题,如果数据量很大不适合使用cloneForce

性能对比

上边的内容还是有点难度,下面我们来点更有难度的,对比一下不同方法的性能

我们先来做实验,看数据,影响性能的原因有两个,一个是深度,一个是每层的广度,我们采用固定一个变量,只让一个变量变化的方式来测试性能

测试的方法是在指定的时间内,深拷贝执行的次数,次数越多,证明性能越好

下面的 runTime 是测试代码的核心片段,下面的例子中,我们可以测试在2秒内运行clone(createData(500, 1) 的次数

深中自招面试题(深拷贝的终极探索)(21)

下面来做第一个测试,将广度固定在100,深度由小到大变化,记录1秒内执行的次数

深中自招面试题(深拷贝的终极探索)(22)

将上面的数据做成表格可以发现,一些规律

深中自招面试题(深拷贝的终极探索)(23)

我们先来分析下各个方法的时间复杂度问题,各个方法要做的相同事情,这里就不计算,比如循环对象,判断是否为对象

cloneJSON的速度只有clone的50%,很容易理解,因为其会多进行一次递归时间

cloneForce由于要判断对象是否在缓存中,而导致速度变慢,我们来计算下判断逻辑的时间复杂度,假设对象的个数是n,则其时间复杂度为O(n2),对象的个数越多,cloneForce的速度会越慢

1 2 3 ... n = n^2/2 - 1

关于clone和cloneLoop这里有一点问题,看起来实验结果和推理结果不一致,其中必有蹊跷

接下来做第二个测试,将深度固定在10000,广度固定为0,记录2秒内执行的次数

深中自招面试题(深拷贝的终极探索)(24)

排除宽度的干扰,来看看深度对各个方法的影响

下面我们来测试一下cloneForce的性能极限,这次我们测试运行指定次数需要的时间

深中自招面试题(深拷贝的终极探索)(25)

通过测试发现,其时间成指数级增长,当对象个数大于万级别,就会有300ms以上的延迟

深中自招面试题(深拷贝的终极探索)(26)

总结

尺有所短寸有所长,无关乎好坏优劣,其实每种方法都有自己的优缺点,和适用场景,人尽其才,物尽其用,方是真理

下面对各种方法进行对比,希望给大家提供一些帮助

深中自招面试题(深拷贝的终极探索)(27)

本文的灵感都来自于 @jsmini/clone(https://github.com/jsmini/clone),如果大家想使用文中的4种深拷贝方式,可以直接使用 @jsmini/clone这个库

// npm install --save @jsmini/clone import { clone, cloneJSON, cloneLoop, cloneForce } from '@jsmini/clone';

本文为了简单和易读,示例代码中忽略了一些边界情况,如果想学习生产中的代码,请阅读@jsmini/clone 的源码

@jsmini/clone 孵化于 jsmini(https://github.com/jsmini),jsmini 致力于为大家提供一组小而美,无依赖的高质量库

jsmini 的诞生离不开 jslib-base(https://github.com/yanhaijing/jslib-base),感谢 jslib-base 为 jsmini 提供了底层技术

最后感谢你阅读了本文,相信现在你能够驾驭任何深拷贝的问题了,如果有什么疑问,欢迎和我讨论

原文网址:http://yanhaijing.com/javascript/2018/10/10/clone-deep/

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