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# Set和Map数据结构
## Set
### 基本用法
ES6提供了新的数据结构Set。它类似于数组但是成员的值都是唯一的没有重复的值。
Set本身是一个构造函数用来生成Set数据结构。
```javascript
var s = new Set();
[2, 3, 5, 4, 5, 2, 2].map(x => s.add(x));
for (let i of s) {
console.log(i);
}
// 2 3 5 4
```
上面代码通过`add`方法向Set结构加入成员结果表明Set结构不会添加重复的值。
Set函数可以接受一个数组或类似数组的对象作为参数用来初始化。
```javascript
// 例一
var set = new Set([1, 2, 3, 4, 4]);
[...set]
// [1, 2, 3, 4]
// 例二
var items = new Set([1, 2, 3, 4, 5, 5, 5, 5]);
items.size // 5
// 例三
function divs () {
return [...document.querySelectorAll('div')];
}
var set = new Set(divs());
set.size // 56
// 类似于
divs().forEach(div => set.add(div));
set.size // 56
```
上面代码中,例一和例二都是`Set`函数接受数组作为参数,例三是接受类似数组的对象作为参数。
上面代码中,也展示了一种去除数组重复成员的方法。
```javascript
// 去除数组的重复成员
[...new Set(array)]
```
向Set加入值的时候不会发生类型转换所以`5``"5"`是两个不同的值。Set内部判断两个值是否不同使用的算法叫做“Same-value equality”它类似于精确相等运算符`===`),主要的区别是`NaN`等于自身,而精确相等运算符认为`NaN`不等于自身。
```javascript
let set = new Set();
let a = NaN;
let b = NaN;
set.add(a);
set.add(b);
set // Set {NaN}
```
上面代码向Set实例添加了两个`NaN`但是只能加入一个。这表明在Set内部两个`NaN`是相等。
另外,两个对象总是不相等的。
```javascript
let set = new Set();
set.add({});
set.size // 1
set.add({});
set.size // 2
```
上面代码表示,由于两个空对象不相等,所以它们被视为两个值。
### Set实例的属性和方法
Set结构的实例有以下属性。
- `Set.prototype.constructor`:构造函数,默认就是`Set`函数。
- `Set.prototype.size`:返回`Set`实例的成员总数。
Set实例的方法分为两大类操作方法用于操作数据和遍历方法用于遍历成员。下面先介绍四个操作方法。
- `add(value)`添加某个值返回Set结构本身。
- `delete(value)`:删除某个值,返回一个布尔值,表示删除是否成功。
- `has(value)`:返回一个布尔值,表示该值是否为`Set`的成员。
- `clear()`:清除所有成员,没有返回值。
上面这些属性和方法的实例如下。
```javascript
s.add(1).add(2).add(2);
// 注意2被加入了两次
s.size // 2
s.has(1) // true
s.has(2) // true
s.has(3) // false
s.delete(2);
s.has(2) // false
```
下面是一个对比,看看在判断是否包括一个键上面,`Object`结构和`Set`结构的写法不同。
```javascript
// 对象的写法
var properties = {
'width': 1,
'height': 1
};
if (properties[someName]) {
// do something
}
// Set的写法
var properties = new Set();
properties.add('width');
properties.add('height');
if (properties.has(someName)) {
// do something
}
```
`Array.from`方法可以将Set结构转为数组。
```javascript
var items = new Set([1, 2, 3, 4, 5]);
var array = Array.from(items);
```
这就提供了去除数组重复成员的另一种方法。
```javascript
function dedupe(array) {
return Array.from(new Set(array));
}
dedupe([1, 1, 2, 3]) // [1, 2, 3]
```
### 遍历操作
Set结构的实例有四个遍历方法可以用于遍历成员。
- `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
需要特别指出的是,`Set`的遍历顺序就是插入顺序。这个特性有时非常有用比如使用Set保存一个回调函数列表调用时就能保证按照添加顺序调用。
**1`keys()``values()``entries()`**
`key`方法、`value`方法、`entries`方法返回的都是遍历器对象详见《Iterator对象》一章。由于Set结构没有键名只有键值或者说键名和键值是同一个值所以`key`方法和`value`方法的行为完全一致。
```javascript
let set = new Set(['red', 'green', 'blue']);
for (let item of set.keys()) {
console.log(item);
}
// red
// green
// blue
for (let item of set.values()) {
console.log(item);
}
// red
// green
// blue
for (let item of set.entries()) {
console.log(item);
}
// ["red", "red"]
// ["green", "green"]
// ["blue", "blue"]
```
上面代码中,`entries`方法返回的遍历器,同时包括键名和键值,所以每次输出一个数组,它的两个成员完全相等。
Set结构的实例默认可遍历它的默认遍历器生成函数就是它的`values`方法。
```javascript
Set.prototype[Symbol.iterator] === Set.prototype.values
// true
```
这意味着,可以省略`values`方法,直接用`for...of`循环遍历Set。
```javascript
let set = new Set(['red', 'green', 'blue']);
for (let x of set) {
console.log(x);
}
// red
// green
// blue
```
**2`forEach()`**
Set结构的实例的`forEach`方法,用于对每个成员执行某种操作,没有返回值。
```javascript
let set = new Set([1, 2, 3]);
set.forEach((value, key) => console.log(value * 2) )
// 2
// 4
// 6
```
上面代码说明,`forEach`方法的参数就是一个处理函数。该函数的参数依次为键值、键名、集合本身(上例省略了该参数)。另外,`forEach`方法还可以有第二个参数表示绑定的this对象。
**3遍历的应用**
扩展运算符(`...`)内部使用`for...of`循环所以也可以用于Set结构。
```javascript
let set = new Set(['red', 'green', 'blue']);
let arr = [...set];
// ['red', 'green', 'blue']
```
扩展运算符和Set结构相结合就可以去除数组的重复成员。
```javascript
let arr = [3, 5, 2, 2, 5, 5];
let unique = [...new Set(arr)];
// [3, 5, 2]
```
而且,数组的`map``filter`方法也可以用于Set了。
```javascript
let set = new Set([1, 2, 3]);
set = new Set([...set].map(x => x * 2));
// 返回Set结构{2, 4, 6}
let set = new Set([1, 2, 3, 4, 5]);
set = new Set([...set].filter(x => (x % 2) == 0));
// 返回Set结构{2, 4}
```
因此使用Set可以很容易地实现并集Union、交集Intersect和差集Difference
```javascript
let a = new Set([1, 2, 3]);
let b = new Set([4, 3, 2]);
// 并集
let union = new Set([...a, ...b]);
// Set {1, 2, 3, 4}
// 交集
let intersect = new Set([...a].filter(x => b.has(x)));
// set {2, 3}
// 差集
let difference = new Set([...a].filter(x => !b.has(x)));
// Set {1}
```
如果想在遍历操作中同步改变原来的Set结构目前没有直接的方法但有两种变通方法。一种是利用原Set结构映射出一个新的结构然后赋值给原来的Set结构另一种是利用`Array.from`方法。
```javascript
// 方法一
let set = new Set([1, 2, 3]);
set = new Set([...set].map(val => val * 2));
// set的值是2, 4, 6
// 方法二
let set = new Set([1, 2, 3]);
set = new Set(Array.from(set, val => val * 2));
// set的值是2, 4, 6
```
上面代码提供了两种方法直接在遍历操作中改变原来的Set结构。
## WeakSet
WeakSet结构与Set类似也是不重复的值的集合。但是它与Set有两个区别。
首先WeakSet的成员只能是对象而不能是其他类型的值。
其次WeakSet中的对象都是弱引用即垃圾回收机制不考虑WeakSet对该对象的引用也就是说如果其他对象都不再引用该对象那么垃圾回收机制会自动回收该对象所占用的内存不考虑该对象还存在于WeakSet之中。这个特点意味着无法引用WeakSet的成员因此WeakSet是不可遍历的。
```javascript
var ws = new WeakSet();
ws.add(1)
// TypeError: Invalid value used in weak set
ws.add(Symbol())
// TypeError: invalid value used in weak set
```
上面代码试图向WeakSet添加一个数值和`Symbol`结果报错因为WeakSet只能放置对象。
WeakSet是一个构造函数可以使用`new`命令创建WeakSet数据结构。
```javascript
var ws = new WeakSet();
```
作为构造函数WeakSet可以接受一个数组或类似数组的对象作为参数。实际上任何具有iterable接口的对象都可以作为WeakSet的参数。该数组的所有成员都会自动成为WeakSet实例对象的成员。
```javascript
var a = [[1,2], [3,4]];
var ws = new WeakSet(a);
```
上面代码中,`a`是一个数组,它有两个成员,也都是数组。将`a`作为WeakSet构造函数的参数`a`的成员会自动成为WeakSet的成员。
注意,是`a`数组的成员成为WeakSet的成员而不是`a`数组本身。这意味着,数组的成员只能是对象。
```javascript
var b = [3, 4];
var ws = new WeakSet(b);
// Uncaught TypeError: Invalid value used in weak set(…)
```
上面代码中,数组`b`的成员不是对象加入WeaKSet就会报错。
WeakSet结构有以下三个方法。
- **WeakSet.prototype.add(value)**向WeakSet实例添加一个新成员。
- **WeakSet.prototype.delete(value)**清除WeakSet实例的指定成员。
- **WeakSet.prototype.has(value)**返回一个布尔值表示某个值是否在WeakSet实例之中。
下面是一个例子。
```javascript
var ws = new WeakSet();
var obj = {};
var foo = {};
ws.add(window);
ws.add(obj);
ws.has(window); // true
ws.has(foo); // false
ws.delete(window);
ws.has(window); // false
```
WeakSet没有`size`属性,没有办法遍历它的成员。
```javascript
ws.size // undefined
ws.forEach // undefined
ws.forEach(function(item){ console.log('WeakSet has ' + item)})
// TypeError: undefined is not a function
```
上面代码试图获取`size``forEach`属性,结果都不能成功。
WeakSet不能遍历是因为成员都是弱引用随时可能消失遍历机制无法保证成员的存在很可能刚刚遍历结束成员就取不到了。WeakSet的一个用处是储存DOM节点而不用担心这些节点从文档移除时会引发内存泄漏。
下面是WeakSet的另一个例子。
```javascript
const foos = new WeakSet()
class Foo {
constructor() {
foos.add(this)
}
method () {
if (!foos.has(this)) {
throw new TypeError('Foo.prototype.method 只能在Foo的实例上调用');
}
}
}
```
上面代码保证了`Foo`的实例方法,只能在`Foo`的实例上调用。这里使用WeakSet的好处是`foos`对实例的引用,不会被计入内存回收机制,所以删除实例的时候,不用考虑`foos`,也不会出现内存泄漏。
## Map
### Map结构的目的和基本用法
JavaScript的对象Object本质上是键值对的集合Hash结构但是传统上只能用字符串当作键。这给它的使用带来了很大的限制。
```javascript
var data = {};
var element = document.getElementById('myDiv');
data[element] = 'metadata';
data['[object HTMLDivElement]'] // "metadata"
```
上面代码原意是将一个DOM节点作为对象`data`的键,但是由于对象只接受字符串作为键名,所以`element`被自动转为字符串`[object HTMLDivElement]`
为了解决这个问题ES6提供了Map数据结构。它类似于对象也是键值对的集合但是“键”的范围不限于字符串各种类型的值包括对象都可以当作键。也就是说Object结构提供了“字符串—值”的对应Map结构提供了“值—值”的对应是一种更完善的Hash结构实现。如果你需要“键值对”的数据结构Map比Object更合适。
```javascript
var m = new Map();
var o = {p: 'Hello World'};
m.set(o, 'content')
m.get(o) // "content"
m.has(o) // true
m.delete(o) // true
m.has(o) // false
```
上面代码使用`set`方法,将对象`o`当作`m`的一个键,然后又使用`get`方法读取这个键,接着使用`delete`方法删除了这个键。
作为构造函数Map也可以接受一个数组作为参数。该数组的成员是一个个表示键值对的数组。
```javascript
var map = new Map([
['name', '张三'],
['title', 'Author']
]);
map.size // 2
map.has('name') // true
map.get('name') // "张三"
map.has('title') // true
map.get('title') // "Author"
```
上面代码在新建Map实例时就指定了两个键`name``title`
Map构造函数接受数组作为参数实际上执行的是下面的算法。
```javascript
var items = [
['name', '张三'],
['title', 'Author']
];
var map = new Map();
items.forEach(([key, value]) => map.set(key, value));
```
下面的例子中,字符串`true`和布尔值`true`是两个不同的键。
```javascript
var m = new Map([
[true, 'foo'],
['true', 'bar']
]);
m.get(true) // 'foo'
m.get('true') // 'bar'
```
如果对同一个键多次赋值,后面的值将覆盖前面的值。
```javascript
let map = new Map();
map
.set(1, 'aaa')
.set(1, 'bbb');
map.get(1) // "bbb"
```
上面代码对键`1`连续赋值两次,后一次的值覆盖前一次的值。
如果读取一个未知的键,则返回`undefined`
```javascript
new Map().get('asfddfsasadf')
// undefined
```
注意只有对同一个对象的引用Map结构才将其视为同一个键。这一点要非常小心。
```javascript
var map = new Map();
map.set(['a'], 555);
map.get(['a']) // undefined
```
上面代码的`set``get`方法,表面是针对同一个键,但实际上这是两个值,内存地址是不一样的,因此`get`方法无法读取该键,返回`undefined`
同理同样的值的两个实例在Map结构中被视为两个键。
```javascript
var map = new Map();
var k1 = ['a'];
var k2 = ['a'];
map
.set(k1, 111)
.set(k2, 222);
map.get(k1) // 111
map.get(k2) // 222
```
上面代码中,变量`k1``k2`的值是一样的但是它们在Map结构中被视为两个键。
由上可知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。这就解决了同名属性碰撞clash的问题我们扩展别人的库的时候如果使用对象作为键名就不用担心自己的属性与原作者的属性同名。
如果Map的键是一个简单类型的值数字、字符串、布尔值则只要两个值严格相等Map将其视为一个键包括`0``-0`。另外,虽然`NaN`不严格相等于自身但Map将其视为同一个键。
```javascript
let map = new Map();
map.set(NaN, 123);
map.get(NaN) // 123
map.set(-0, 123);
map.get(+0) // 123
```
### 实例的属性和操作方法
Map结构的实例有以下属性和操作方法。
**1size属性**
`size`属性返回Map结构的成员总数。
```javascript
let map = new Map();
map.set('foo', true);
map.set('bar', false);
map.size // 2
```
**2set(key, value)**
`set`方法设置`key`所对应的键值然后返回整个Map结构。如果`key`已经有值,则键值会被更新,否则就新生成该键。
```javascript
var m = new Map();
m.set("edition", 6) // 键是字符串
m.set(262, "standard") // 键是数值
m.set(undefined, "nah") // 键是undefined
```
`set`方法返回的是Map本身因此可以采用链式写法。
```javascript
let map = new Map()
.set(1, 'a')
.set(2, 'b')
.set(3, 'c');
```
**3get(key)**
`get`方法读取`key`对应的键值,如果找不到`key`,返回`undefined`
```javascript
var m = new Map();
var hello = function() {console.log("hello");}
m.set(hello, "Hello ES6!") // 键是函数
m.get(hello) // Hello ES6!
```
**4has(key)**
`has`方法返回一个布尔值表示某个键是否在Map数据结构中。
```javascript
var m = new Map();
m.set("edition", 6);
m.set(262, "standard");
m.set(undefined, "nah");
m.has("edition") // true
m.has("years") // false
m.has(262) // true
m.has(undefined) // true
```
**5delete(key)**
`delete`方法删除某个键返回true。如果删除失败返回false。
```javascript
var m = new Map();
m.set(undefined, "nah");
m.has(undefined) // true
m.delete(undefined)
m.has(undefined) // false
```
**6clear()**
`clear`方法清除所有成员,没有返回值。
```javascript
let map = new Map();
map.set('foo', true);
map.set('bar', false);
map.size // 2
map.clear()
map.size // 0
```
### 遍历方法
Map原生提供三个遍历器生成函数和一个遍历方法。
- `keys()`:返回键名的遍历器。
- `values()`:返回键值的遍历器。
- `entries()`:返回所有成员的遍历器。
- `forEach()`遍历Map的所有成员。
需要特别注意的是Map的遍历顺序就是插入顺序。
下面是使用实例。
```javascript
let map = new Map([
['F', 'no'],
['T', 'yes'],
]);
for (let key of map.keys()) {
console.log(key);
}
// "F"
// "T"
for (let value of map.values()) {
console.log(value);
}
// "no"
// "yes"
for (let item of map.entries()) {
console.log(item[0], item[1]);
}
// "F" "no"
// "T" "yes"
// 或者
for (let [key, value] of map.entries()) {
console.log(key, value);
}
// 等同于使用map.entries()
for (let [key, value] of map) {
console.log(key, value);
}
```
上面代码最后的那个例子表示Map结构的默认遍历器接口`Symbol.iterator`属性),就是`entries`方法。
```javascript
map[Symbol.iterator] === map.entries
// true
```
Map结构转为数组结构比较快速的方法是结合使用扩展运算符`...`)。
```javascript
let map = new Map([
[1, 'one'],
[2, 'two'],
[3, 'three'],
]);
[...map.keys()]
// [1, 2, 3]
[...map.values()]
// ['one', 'two', 'three']
[...map.entries()]
// [[1,'one'], [2, 'two'], [3, 'three']]
[...map]
// [[1,'one'], [2, 'two'], [3, 'three']]
```
结合数组的`map`方法、`filter`方法可以实现Map的遍历和过滤Map本身没有`map``filter`方法)。
```javascript
let map0 = new Map()
.set(1, 'a')
.set(2, 'b')
.set(3, 'c');
let map1 = new Map(
[...map0].filter(([k, v]) => k < 3)
);
// 产生Map结构 {1 => 'a', 2 => 'b'}
let map2 = new Map(
[...map0].map(([k, v]) => [k * 2, '_' + v])
);
// 产生Map结构 {2 => '_a', 4 => '_b', 6 => '_c'}
```
此外Map还有一个`forEach`方法,与数组的`forEach`方法类似,也可以实现遍历。
```javascript
map.forEach(function(value, key, map) {
console.log("Key: %s, Value: %s", key, value);
});
```
`forEach`方法还可以接受第二个参数,用来绑定`this`
```javascript
var reporter = {
report: function(key, value) {
console.log("Key: %s, Value: %s", key, value);
}
};
map.forEach(function(value, key, map) {
this.report(key, value);
}, reporter);
```
上面代码中,`forEach`方法的回调函数的`this`,就指向`reporter`
### 与其他数据结构的互相转换
**1Map转为数组**
前面已经提过Map转为数组最方便的方法就是使用扩展运算符...)。
```javascript
let myMap = new Map().set(true, 7).set({foo: 3}, ['abc']);
[...myMap]
// [ [ true, 7 ], [ { foo: 3 }, [ 'abc' ] ] ]
```
**2数组转为Map**
将数组转入Map构造函数就可以转为Map。
```javascript
new Map([[true, 7], [{foo: 3}, ['abc']]])
// Map {true => 7, Object {foo: 3} => ['abc']}
```
**3Map转为对象**
如果所有Map的键都是字符串它可以转为对象。
```javascript
function strMapToObj(strMap) {
let obj = Object.create(null);
for (let [k,v] of strMap) {
obj[k] = v;
}
return obj;
}
let myMap = new Map().set('yes', true).set('no', false);
strMapToObj(myMap)
// { yes: true, no: false }
```
**4对象转为Map**
```javascript
function objToStrMap(obj) {
let strMap = new Map();
for (let k of Object.keys(obj)) {
strMap.set(k, obj[k]);
}
return strMap;
}
objToStrMap({yes: true, no: false})
// [ [ 'yes', true ], [ 'no', false ] ]
```
**5Map转为JSON**
Map转为JSON要区分两种情况。一种情况是Map的键名都是字符串这时可以选择转为对象JSON。
```javascript
function strMapToJson(strMap) {
return JSON.stringify(strMapToObj(strMap));
}
let myMap = new Map().set('yes', true).set('no', false);
strMapToJson(myMap)
// '{"yes":true,"no":false}'
```
另一种情况是Map的键名有非字符串这时可以选择转为数组JSON。
```javascript
function mapToArrayJson(map) {
return JSON.stringify([...map]);
}
let myMap = new Map().set(true, 7).set({foo: 3}, ['abc']);
mapToArrayJson(myMap)
// '[[true,7],[{"foo":3},["abc"]]]'
```
**6JSON转为Map**
JSON转为Map正常情况下所有键名都是字符串。
```javascript
function jsonToStrMap(jsonStr) {
return objToStrMap(JSON.parse(jsonStr));
}
jsonToStrMap('{"yes":true,"no":false}')
// Map {'yes' => true, 'no' => false}
```
但是有一种特殊情况整个JSON就是一个数组且每个数组成员本身又是一个有两个成员的数组。这时它可以一一对应地转为Map。这往往是数组转为JSON的逆操作。
```javascript
function jsonToMap(jsonStr) {
return new Map(JSON.parse(jsonStr));
}
jsonToMap('[[true,7],[{"foo":3},["abc"]]]')
// Map {true => 7, Object {foo: 3} => ['abc']}
```
## WeakMap
`WeakMap`结构与`Map`结构基本类似,唯一的区别是它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,而且键名所指向的对象,不计入垃圾回收机制。
```javascript
var map = new WeakMap()
map.set(1, 2)
// TypeError: 1 is not an object!
map.set(Symbol(), 2)
// TypeError: Invalid value used as weak map key
```
上面代码中,如果将`1``Symbol`作为WeakMap的键名都会报错。
`WeakMap`的设计目的在于,键名是对象的弱引用(垃圾回收机制不将该引用考虑在内),所以其所对应的对象可能会被自动回收。当对象被回收后,`WeakMap`自动移除对应的键值对。典型应用是一个对应DOM元素的`WeakMap`结构当某个DOM元素被清除其所对应的`WeakMap`记录就会自动被移除。基本上,`WeakMap`的专用场合就是,它的键所对应的对象,可能会在将来消失。`WeakMap`结构有助于防止内存泄漏。
下面是`WeakMap`结构的一个例子,可以看到用法上与`Map`几乎一样。
```javascript
var wm = new WeakMap();
var element = document.querySelector(".element");
wm.set(element, "Original");
wm.get(element) // "Original"
element.parentNode.removeChild(element);
element = null;
wm.get(element) // undefined
```
上面代码中,变量`wm`是一个`WeakMap`实例,我们将一个`DOM`节点`element`作为键名,然后销毁这个节点,`element`对应的键就自动消失了,再引用这个键名就返回`undefined`
WeakMap与Map在API上的区别主要是两个一是没有遍历操作即没有`key()``values()``entries()`方法),也没有`size`属性;二是无法清空,即不支持`clear`方法。这与`WeakMap`的键不被计入引用、被垃圾回收机制忽略有关。因此,`WeakMap`只有四个方法可用:`get()``set()``has()``delete()`
```javascript
var wm = new WeakMap();
wm.size
// undefined
wm.forEach
// undefined
```
前文说过WeakMap应用的典型场合就是DOM节点作为键名。下面是一个例子。
```javascript
let myElement = document.getElementById('logo');
let myWeakmap = new WeakMap();
myWeakmap.set(myElement, {timesClicked: 0});
myElement.addEventListener('click', function() {
let logoData = myWeakmap.get(myElement);
logoData.timesClicked++;
myWeakmap.set(myElement, logoData);
}, false);
```
上面代码中,`myElement`是一个DOM节点每当发生click事件就更新一下状态。我们将这个状态作为键值放在WeakMap里对应的键名就是`myElement`。一旦这个DOM节点删除该状态就会自动消失不存在内存泄漏风险。
WeakMap的另一个用处是部署私有属性。
```javascript
let _counter = new WeakMap();
let _action = new WeakMap();
class Countdown {
constructor(counter, action) {
_counter.set(this, counter);
_action.set(this, action);
}
dec() {
let counter = _counter.get(this);
if (counter < 1) return;
counter--;
_counter.set(this, counter);
if (counter === 0) {
_action.get(this)();
}
}
}
let c = new Countdown(2, () => console.log('DONE'));
c.dec()
c.dec()
// DONE
```
上面代码中Countdown类的两个内部属性`_counter``_action`,是实例的弱引用,所以如果删除实例,它们也就随之消失,不会造成内存泄漏。