Lodash源码阅读-getMapData

Lodash 源码阅读-getMapData

概述

getMapData 是 Lodash 内部使用的一个辅助函数，用于根据键的类型从 MapCache 中获取对应的数据存储结构。它是 MapCache 实现中的核心路由函数，通过智能判断键的类型来决定使用哪种存储结构，从而优化不同类型键的存取性能。

前置学习

MapCache：Lodash 内部的高效键值对缓存结构
Hash：用于存储基本类型键的哈希表结构
Map：原生 Map 对象，用于存储引用类型键
ListCache：用于不支持 Map 环境下的降级实现
isKeyable：判断键是否可直接用于哈希表存储的辅助函数

技术知识：

JavaScript 的类型系统与 typeof 运算符
JavaScript 中的 Map 数据结构
哈希表原理
JavaScript 对象属性访问机制

源码实现

javascript 复制代码

/**
 * Gets the data for `map`.
 *
 * @private
 * @param {Object} map The map to query.
 * @param {string} key The reference key.
 * @returns {*} Returns the map data.
 */
function getMapData(map, key) {
  var data = map.__data__;
  return isKeyable(key)
    ? data[typeof key == "string" ? "string" : "hash"]
    : data.map;
}

实现思路

getMapData 函数的核心思想是根据键的类型智能选择最合适的存储结构。MapCache 内部维护了三种不同的存储结构：

string：专门用于存储字符串类型的键
hash：用于存储其他基本类型键（数字、布尔值、符号等）
map：用于存储引用类型键（对象、数组等）

这种分类存储的策略能够：

提高基本类型键的存取性能
避免引用类型键的哈希冲突
优化内存使用
提供更好的类型安全性

源码解析

javascript 复制代码

function getMapData(map, key) {
  var data = map.__data__;
  return isKeyable(key)
    ? data[typeof key == "string" ? "string" : "hash"]
    : data.map;
}

让我们逐步分析这个函数的实现：

参数说明：
- map：MapCache 实例，包含 __data__ 属性
- key：要查询的键

获取数据对象：

javascript 复制代码

var data = map.__data__;

MapCache 实例的 __data__ 属性包含三种存储结构：

javascript 复制代码

{
  'hash': new Hash,      // 存储基本类型键
  'map': new (Map || ListCache),  // 存储引用类型键
  'string': new Hash     // 专门存储字符串键
}

键类型判断：
javascript 复制代码
```
isKeyable(key);
```
使用 isKeyable 函数判断键是否可以直接用于哈希表存储。可哈希的键包括：
- 字符串（除了 __proto__）
- 数字
- 布尔值
- 符号
- null
存储结构选择：
javascript 复制代码
```
? data[typeof key == 'string' ? 'string' : 'hash']
: data.map;
```
- 如果键可哈希：
  - 当键是字符串时，使用 data.string
  - 其他基本类型键使用 data.hash
- 如果键不可哈希，使用 data.map

例如：

javascript 复制代码

const cache = new MapCache();

// 字符串键 -> 使用 string 存储
cache.set("name", "John");
// getMapData(cache, 'name') 返回 data.string

// 数字键 -> 使用 hash 存储
cache.set(42, "answer");
// getMapData(cache, 42) 返回 data.hash

// 对象键 -> 使用 map 存储
cache.set({ id: 1 }, "object");
// getMapData(cache, { id: 1 }) 返回 data.map

为什么要区分字符串和其他基本类型键？

getMapData 函数中有一个关键的判断：typeof key == 'string' ? 'string' : 'hash'，这个判断将字符串键和其他基本类型键区分开来存储。为什么 Lodash 要这样设计呢？主要有以下几个原因：

1. 类型安全和避免冲突

如果不区分类型，当使用 1 和 "1" 这样的键时会产生冲突。在单一哈希表中，这两个键会被视为相同的键，因为 JavaScript 对象会自动将属性键转换为字符串。通过分开存储，可以保持类型的完整性：

javascript 复制代码

// 在单一哈希表中会冲突
const singleHash = new Hash();
singleHash.set(1, "number one");
singleHash.set("1", "string one");
console.log(singleHash.get(1)); // 'string one' - 原值被覆盖了!
console.log(singleHash.get("1")); // 'string one'

// 在 MapCache 中正确区分
const mapCache = new MapCache();
mapCache.set(1, "number one");
mapCache.set("1", "string one");
console.log(mapCache.get(1)); // 'number one'
console.log(mapCache.get("1")); // 'string one'

2. 性能优化

字符串键是 JavaScript 中最常用的键类型，V8 引擎对字符串属性访问有专门的优化。通过将字符串键单独处理，可以利用这些优化：

javascript 复制代码

// 性能测试
const iterations = 1000000;

// 区分存储
const separateCache = new MapCache();
console.time("分开存储");
for (let i = 0; i < iterations; i++) {
  const key = i % 2 === 0 ? `key${i}` : i;
  separateCache.set(key, i);
  separateCache.get(key);
}
console.timeEnd("分开存储");

// 单一存储
const singleCache = {
  __data__: { hash: new Hash() },
  set(key, value) {
    this.__data__.hash.set(key, value);
  },
  get(key) {
    return this.__data__.hash.get(key);
  },
};
console.time("单一存储");
for (let i = 0; i < iterations; i++) {
  const key = i % 2 === 0 ? `key${i}` : i;
  singleCache.set(key, i);
  singleCache.get(key);
}
console.timeEnd("单一存储");

在大多数现代浏览器中，分开存储方式通常比单一存储更快，特别是在混合键的情况下。

3. 内存布局优化

V8 引擎内部对不同类型的属性使用不同的内存布局。通过分开存储，可以让 V8 更好地优化每种类型的内存布局：

字符串键通常有特殊的缓存和快速路径
数字键可以使用更紧凑的内存表示
对于纯数字数组，V8 可以使用更高效的内存布局（Smi 元素）

总结

getMapData 是一个小而精的辅助函数，但它为 MapCache 提供了强大的数据路由能力。它体现了以下设计思想：

类型感知：根据键的类型选择最优的存储结构
性能优化：为不同类型的键提供专门的存储结构
安全性：通过 isKeyable 函数防止不安全的键类型
可扩展性：支持添加新的存储结构类型

这个函数的设计启示我们在处理复杂数据结构时：

应该根据数据类型选择最合适的存储方式
可以通过分类存储来提高性能
要注意类型安全性
保持代码的简洁性和可维护性

getMapData 虽小，但它是 Lodash 缓存系统高效运行的关键组件之一，展示了良好的编程实践和深思熟虑的系统设计。

Lodash源码阅读-getMapData