带你深入了解深浅拷贝的实现！！！

沐渃清澄2024-04-24 10:46

前言

在日常使用中，其实我们也是经常的在使用着拷贝的相关概念，对于项目开发来说了解深浅拷贝的有关知识是很重要的。因此在面试中对于深浅拷贝的原理及实现，是会经常被问到的，下面本人将带大家深入的了解一下，深浅拷贝的概念及其实现方法。

浅拷贝

我们将要了解的是什么是浅拷贝，为什么需要浅拷贝，浅拷贝要怎么去实现？

什么是浅拷贝

浅拷贝是指创建一个新的对象，这个对象有着原始对象的一层属性的副本。如果属性是基本类型，拷贝的就是基本类型的值；如果属性是引用类型，拷贝的就是内存地址，因此如果其中一个对象改变了这个地址，就会影响到另一个对象。

那么我们为什么需要使用到浅拷贝呢

  1. 防止对象引用的副作用： 在 JavaScript 中，我们都知道对象是通过引用来传递的。如果我们直接将一个对象赋值给另一个变量，那么它们将指向同一个内存地址。这就意味着，如果修改其中一个对象，另一个对象也会受到影响。而浅拷贝可以创建一个新的对象，使得修改其中一个对象不会影响到另一个对象。

    但是我们需要注意的是：浅拷贝只会复制对象的一层属性，而不会递归地复制所有嵌套对象的属性。这意味着，如果原始对象中包含了深层嵌套的对象或数组，浅拷贝无法完整地复制这些嵌套对象，而只是复制了它们的引用。因此，修改浅拷贝对象中的嵌套对象的属性会影响到原始对象。

  2. 数据独立性： 有时候我们需要对对象进行操作，但又不想影响到原始对象。这种情况下，浅拷贝可以为我们创建一个对象的副本，使得我们可以在副本上进行操作而不影响原始对象。

那么我们在日常中哪些方面会使用它呢？

  1. 对象复制： 当我们需要对一个对象进行复制，但又不想改变原始对象时，就会使用浅拷贝。例如，创建一个对象的备份以备份数据，或者创建一个对象的副本以进行修改而不影响原始对象。
  2. 传递参数： 在函数调用中，如果我们需要传递一个对象，并且希望在函数内部对该对象进行修改，但又不想修改原始对象，那么就可以使用浅拷贝来传递参数。这样可以保证原始对象的数据不会被改变。

实现方法

对于浅拷贝来说，我们有如下的实现方法：

  • for in
  • Object.assign()
  • [...arr]
  • slice()
  • concat()

for in 遍历实现

js 复制代码 
Object.prototype.abc = 123
function shallowCopy(obj) {
  let newObj = {};
  for (let key in obj) {
    if (obj.hasOwnProperty(key)) {
      newObj[key] = obj[key];

    }
  }
  return newObj;
}
let obj = {
  a: [1,2,[3,4]],
  b: {
    c: 2,
    d: 3
  }
}
let obj2 = shallowCopy(obj);
obj.b.c = 4;
console.log(obj2);

如以上代码，我们可以通过for in遍历源对象，通过hasOwnProperty查找对象中是否有key，有的话就可以将obj里面的属性赋给newObj中，因为是赋值操作，我们可以看到，它将newObj的引用地址指向了obj的引用地址，因此实现了一个浅拷贝。

使用 Object.assign()

js 复制代码 
function shallowCopy(obj) {
  return Object.assign({}, obj);
}

const obj = { name: '张三', age: 30 };
const newObj = shallowCopy(obj);

console.log(newObj); // { name: '张三', age: 30 }

因为Object.assign() 方法可以用于将一个或多个源对象的可枚举属性复制到目标对象，并返回目标对象。因此当目标对象是一个空对象时，相当于进行了浅拷贝。它会遍历源对象的可枚举属性，并将它们复制到目标对象中，但是只会复制对象的自身属性，不会复制原型链上的属性。

使用 [...arr]

js 复制代码 
function shallowCopy(arr) {
  return [...arr];
}

const arr = [1, 2, 3];
const newArr = shallowCopy(arr);

console.log(newArr); // [1, 2, 3]

因为扩展运算符 ... 可以将一个数组展开为多个元素。因此当用于数组时，它会将数组中的每个元素分别取出，并放入一个新的数组中，从而实现了浅拷贝。但是这种方法适用于数组的浅拷贝，不能用于对象的拷贝。

使用 slice()

js 复制代码 
function shallowCopy(arr) {
  return arr.slice();
}

const arr = [1, 2, 3];
const newArr = shallowCopy(arr);

console.log(newArr); // [1, 2, 3]

我们都知道slice() 方法会返回一个新的数组，包含从开始到结束（不包括结束，也就是左闭右开）选择的数组的浅拷贝部分。当不传入任何参数时，slice() 方法会复制整个数组，相当于进行了浅拷贝。但是该方法也只复制了数组的一层内容，不会递归复制嵌套数组或对象。

使用 concat()

js 复制代码 
function shallowCopy(arr) {
  return arr.concat();
}

const arr = [1, 2, 3];
const newArr = shallowCopy(arr);

console.log(newArr); // [1, 2, 3]

concat() 方法可以用于合并两个或多个数组，并返回一个新的数组。因此当不传入任何参数时，concat() 方法会复制调用它的数组，相当于进行了浅拷贝。这种方法也只会复制数组的一层内容，不会递归复制嵌套数组或对象。

深拷贝

对于深拷贝，我们也要去了解什么是深拷贝，为什么需要深拷贝，深拷贝要怎么去实现？

什么是深拷贝

深拷贝是指在拷贝对象或数组时，将其所有层级的子对象和子数组都复制到新的对象或数组中，而不是简单地复制引用。换句话说，深拷贝会递归地复制对象及其所有子对象，从而完全独立于原始对象，修改深拷贝后的对象不会影响到原始对象。

那么我们为什么需要深拷贝呢？

主要有以下几个原因：

  1. 防止对象属性共享： 在 JavaScript 中，对象和数组都是引用类型，当我们对一个对象进行浅拷贝后，新对象和原对象共享同一份内存地址，修改新对象的属性会影响到原对象，这可能导致意外的副作用。深拷贝可以避免这种情况，确保新对象和原对象完全独立。
  2. 处理嵌套对象和数组： 当对象或数组中包含了嵌套的对象或数组时，浅拷贝无法完整地复制所有层级的子对象和子数组，而只是复制了它们的引用。这意味着，修改新对象或数组中的嵌套对象或数组会影响到原始对象或数组。深拷贝可以递归地复制所有层级的子对象和子数组，从而解决了这个问题。
  3. 保留对象的原型链关系： 深拷贝不仅会复制对象自身的属性，还会复制对象的原型链上的属性。这意味着，深拷贝后的对象与原始对象具有相同的原型链关系，可以保留对象的继承关系。

那么我们在日常中哪些方面会使用它呢？

深拷贝在日常开发中被广泛应用，特别是在处理复杂数据结构时更为常见。以下是一些常见的使用场景：

  1. 数据缓存与状态管理： 在前端开发中，经常需要对数据进行缓存或状态管理，深拷贝可以确保缓存的数据与原始数据完全独立，不会相互影响，从而保持数据的一致性和可靠性。
  2. 数据传递与组件通信： 在组件化开发中，经常需要将数据传递给子组件或通过事件总线进行组件间通信，深拷贝可以确保传递的数据在不同组件之间保持独立，避免意外修改导致的数据错误。
  3. 处理网络请求和异步操作： 在处理网络请求或异步操作返回的数据时，深拷贝可以确保操作的数据与原始数据完全独立，不会因为修改导致数据错乱或不一致。
  4. 处理复杂数据结构： 当数据结构较为复杂，包含嵌套对象或数组时，深拷贝可以递归地复制所有层级的子对象和子数组，确保数据的完整性和一致性。

实现方法

对于深拷贝，我们有如下实现方法：

  • 递归实现
  • JSON.parse(JSON.stringify(obj))
  • structedClone()
  • MessageChannel()

递归实现

递归实现是一种简单而常见的深拷贝方法。它通过递归地遍历对象的所有属性，并为每个属性创建一个新的对象或数组，从而实现深层次的复制。

js 复制代码 
function deepCopy(obj) {
  let obj2 = {};
  for (let i in obj) {
    if (obj[i] instanceof Array) {
      obj2[i] = [];
      for (let j = 0; j < obj[i].length; j++) {
        obj2[i][j] = obj[i][j];
      }
    }else if (typeof obj[i] === 'object') {
      obj2[i] = deepCopy(obj[i]);
    } else {
      obj2[i] = obj[i];
    }
  }
  return obj2;
}
let obj = {
  a: [1,2,[3,4]],
  b: {
    c: 2
  }
}
let obj2 = deepCopy(obj);
// obj.b.c = 4;
console.log(obj2);

从以上代码中我们可以看出，递归实现的深拷贝函数 deepCopy 遍历对象的所有属性，并对每个属性的值进行深拷贝。如果属性值是对象或数组，则递归地调用 deepCopy 函数来复制它们的子属性。这样就可以确保所有层级的子对象和子数组都被完整地复制，实现了深拷贝。

JSON.parse(JSON.stringify(obj))

js 复制代码 
let obj = {
  a: 1,
  b: {
    c: 2
  }
}

const newObj = JSON.parse(JSON.stringify(obj));
console.log(newObj);

在上面的代码中，JSON.stringify(obj) 将对象序列化为 JSON 字符串，然后 JSON.parse() 将 JSON 字符串解析为新的对象，从而实现了深拷贝。

structuredClone()

structuredClone() 方法是 HTML Living Standard 中的一个新 API，它可以用于复制复杂的数据结构，包括对象、数组、Map、Set、Blob、File 等。这个方法主要用于 Web Worker 等环境中，在主线程和工作线程之间传递数据。对于 Web Worker 后面我们会做详细的介绍。

js 复制代码 
let obj = {
  a: 1,
  b: {
    c: 2
  }
}

const newObj = structuredClone(obj);
console.log(newObj);

structuredClone() 方法通过深度遍历对象及其所有的属性和子属性，并使用适当的复制算法来复制它们。这样就实现了完整的深拷贝。

MessageChannel()

MessageChannel() 是一个 HTML5 中的 API，它虽然主要用于在不同的窗口或 iframe 之间进行通信，但是也可以用于实现深拷贝。

js 复制代码 
let obj = {
  a: 1,
  b: {
    c: 2
  },
  d:undefined,
}


function deepClone(obj) {
  return new Promise((resolve) => {
    const { port1, port2 } = new MessageChannel();
    port1.postMessage(obj);
    port2.onmessage = (msg) => {
      resolve(msg.data);
    }
  })
}

let obj2 = null;
deepClone(obj).then((res) => {
  console.log(res);
  obj2 = res;
  obj.b.c = 3;
  console.log(obj2);
})

在上面的代码中，我们创建了一个 MessageChannel，并从中获得了两个 MessagePort 对象 port1 和 port2。 然后使用 port1.postMessage(obj) 将原始对象 obj 发送到 port1。在 port2.onmessage 事件处理程序中，接收到了从 port1 发送过来的对象，并将其解析为新的对象，最后通过 resolve 返回新对象。在 deepClone 函数中使用了 Promise 包装整个过程，以便在异步操作完成后获取新对象。

因为 MessageChannel() 在不同线程之间传递数据时，会执行序列化和反序列化操作，所以即使原始对象发生改变，新对象不会受到影响，从而实现了深拷贝。

总结

浅拷贝

for in 遍历：

可以遍历对象的所有属性，并对每个属性进行复制。但是有着明显的缺点：只复制对象的一层属性，不会递归复制嵌套对象。如果原始对象包含嵌套对象或数组，浅拷贝无法完整地复制这些嵌套结构，而只是复制了它们的引用。因此，修改浅拷贝对象中的嵌套对象的属性会影响到原始对象。

Object.assign()：

可以将一个或多个源对象的可枚举属性复制到目标对象。但是缺点是同样只复制对象的一层属性，不会递归复制嵌套对象。因此，对于包含嵌套结构的对象，使用 Object.assign() 也无法完整地复制所有层级的子对象。

扩展运算符 [...arr]：

可以将一个数组展开为多个元素，并放入一个新的数组中。但是适用于数组的浅拷贝，但不能用于对象的拷贝。无法复制对象的属性，只能复制数组的内容。

slice() 方法：

可以返回一个新的数组，包含从开始到结束选择的数组的浅拷贝部分。虽然 slice() 方法可以复制整个数组，但它也只复制了数组的一层内容，不会递归复制嵌套数组或对象。

concat() 方法：

可以通过合并两个或多个数组，并返回一个新的数组来实现浅拷贝。但是与 slice() 方法类似，虽然 concat() 方法可以复制整个数组，但它也只复制了数组的一层内容，不会递归复制嵌套数组或对象。

深拷贝

递归实现：

可以通过递归地遍历对象的所有属性，并对每个属性进行深拷贝。但是实现较为复杂，需要递归地遍历对象的所有属性，并对每个属性进行深拷贝。对于包含循环引用或大型对象的情况，性能消耗较大，可能会导致栈溢出或内存泄漏。

JSON.parse(JSON.stringify(obj))：

可以通过将对象序列化为 JSON 字符串，然后再解析为新的对象来实现深拷贝。此方法虽然可以简单地通过序列化和反序列化操作实现深拷贝，但该方法对于一些特殊的对象类型，如函数、正则表达式、Date 等，无法被完整地复制。此外，该方法也无法处理包含循环引用的对象，会导致堆栈溢出。

structuredClone()：

可以通过深度遍历对象及其所有的属性和子属性，并使用适当的复制算法来复制它们以此实现深拷贝。虽然 structuredClone() 方法可以处理复杂的数据结构，并适用于大多数对象类型，但它在某些环境下可能不受支持（如旧版浏览器），并且在某些情况下可能存在性能问题。

MessageChannel()：

可以在不同线程之间传递数据时，执行序列化和反序列化操作，实现完全独立于原始对象的深拷贝。虽然 MessageChannel() 可以在不同线程之间传递数据，并执行序列化和反序列化操作，从而实现深拷贝，但它仅适用于 Web Worker 等特定的环境，并且实现较为复杂，使用时需要额外的代码和处理逻辑。

综上所述，每种浅拷贝和深拷贝方法都有其特定的缺点，需要根据具体情况选择最合适的方法来进行对象或数组的拷贝。

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