JavaScript 深拷贝性能分析

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2018-2-6

原文:Deep-copying in JavaScript – DasSur.ma

如何在 JavaScript 中拷贝一个对象?对于这个很简单的问题,但是答案却不简单。

引用传值

在 JavaScript 中所有的东西都是引用传递(原文有误,稍后写篇批判文 “By Value” or “By Reference” in JavaScript · Issue #22)。

如果你不知道什么意思,看看下面的例子:

function mutate(obj) {
  obj.a = true;
}

const obj = {a: false};
mutate(obj)
console.log(obj.a); // 输出 true

函数 mutate 改变了它的参数。在值传递的场景中,函数的形参只是实参的一个副本——a copy——当函数调用完成后,并不改变实参。但是在 JavaScript 这种引用传递的场景中,函数的形参和实参指向同一个对象,当参数内部改变形参的时候,函数外面的实参也被改变了。

因此在某些情况下,你需要保留原始对象,这时你需要把原始对象的一个拷贝传入到函数中,以防止函数改变原始对象。

浅拷贝:Object.assign()

一个简单的获取对象拷贝的方式是使用 Object.assign(target, sources…)。它接受任意数量的源对象,枚举它们的所有属性并分配给target。如果我们使用一个新的空对象target,那么我们就可以实现对象的复制。

const obj = /* ... */;
const copy = Object.assign({}, obj); 

然而这只是一个浅副本。如果我们的对象包含其它对象作为自己的属性,它们将保持共享引用,这不是我们想要的:

function mutateDeepObject(obj) {
  obj.a.thing = true;
}

const obj = {a: {thing: false}};
const copy = Object.assign({}, obj);
mutateDeepObject(copy)
console.log(obj.a.thing); // prints true 

Object.assign 方法只会拷贝源对象自身的并且可枚举的属性到目标对象。该方法使用源对象的[[Get]]和目标对象的[[Set]],所以它会调用相关 getter 和 setter。因此,它分配属性,而不仅仅是复制或定义新的属性。如果合并源包含getter,这可能使其不适合将新属性合并到原型中。为了将属性定义(包括其可枚举性)复制到原型,应使用Object.getOwnPropertyDescriptor()和Object.defineProperty() 。

所以现在怎么办?有几种方法可以创建一个对象的深拷贝。

注意:也许有人提到了对象解构运算,这也是浅拷贝。

JSON.parse

创建对象副本的最古老方法之一是:将该对象转换为其 JSON 字符串表示形式,然后将其解析回对象。这感觉有点压抑,但它确实有效:

const obj = /* ... */;
const copy = JSON.parse(JSON.stringify(obj));

这里的缺点是你创建一个临时的,可能很大的字符串,只是为了把它重新放回解析器。另一个缺点是这种方法不能处理循环对象。而且循环对象经常发生。例如,当您构建树状数据结构,其中一个节点引用其父级,而父级又引用其子级。

const x = {};
const y = {x};
x.y = y; // Cycle: x.y.x.y.x.y.x.y.x...
const copy = JSON.parse(JSON.stringify(x)); // throws!

另外,诸如 Map, Set, RegExp, Date, ArrayBuffer 和其他内置类型在进行序列化时会丢失。

Structured Clone 结构化克隆算法

Structured cloning 是一种现有的算法,用于将值从一个地方转移到另一地方。例如,每当您调用postMessage将消息发送到另一个窗口或 WebWorker 时,都会使用它。关于结构化克隆的好处在于它处理循环对象并 支持大量的内置类型。问题是,在编写本文时,该算法并不能直接使用,只能作为其他 API 的一部分。我想我们应该了解一下包含哪些,不是吗。。。

MessageChannel

正如我所说的,只要你调用postMessage结构化克隆算法就可以使用。我们可以创建一个 MessageChannel 并发送消息。在接收端,消息包含我们原始数据对象的结构化克隆。

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

const obj = /* ... */;
const clone = await structuralClone(obj);

这种方法的缺点是它是异步的。虽然这并无大碍,但是有时候你需要使用同步的方式来深度拷贝一个对象。

History API

如果你曾经使用history.pushState()写过 SPA,你就知道你可以提供一个状态对象来保存 URL。事实证明,这个状态对象使用结构化克隆 – 而且是同步的。我们必须小心使用,不要把程序逻辑使用的状态对象搞乱了,所以我们需要在完成克隆之后恢复原始状态。为了防止发生任何意外,请使用history.replaceState()而不是history.pushState()。

function structuralClone(obj) {
  const oldState = history.state;
  history.replaceState(obj, document.title);
  const copy = history.state;
  history.replaceState(oldState, document.title);
  return copy;
}

const obj = /* ... */;
const clone = structuralClone(obj); 

然而,仅仅为了复制一个对象,而使用浏览器的引擎,感觉有点过分。另外,Safari 浏览器对replaceState调用的限制数量为 30 秒内 100 次。

Notification API

在发了一条推文之后,Jeremy Banks 向我展示了第三种方法来利用结构化克隆:Notification API。

function structuralClone(obj) {
  return new Notification('', {data: obj, silent: true}).data;
}

const obj = /* ... */;
const clone = structuralClone(obj);

短小,简洁。我喜欢它!

但是,它需要浏览器内部的权限机制,所以我怀疑它是很慢的。由于某种原因,Safari 总是返回undefined。

Performance extravaganza

我想测量哪种方法是最高性能的。在我的第一次(天真的)尝试中,我拿了一个小 JSON 对象,并通过不同的方式克隆对象 1 千次。幸运的是,Mathias Bynens 告诉我,当你添加属性到一个对象时,V8有一个缓存。所以我是在给缓存做基准测试。为了确保我永远不会碰到缓存,我编写了一个函数,使用随机密钥名称生成给定深度和宽度的对象点击预览,并重新运行测试

图表!

以下是 Chrome,Firefox 和 Edge 中不同技术的性能。越低越好。


结论

那么我们从中得到了什么呢?

  • 如果您没有循环对象,并且不需要保留内置类型,则可以使用跨浏览器的JSON.parse(JSON.stringify())获得最快的克隆性能,这让我感到非常惊讶。
  • 如果你想要一个适当的结构化克隆,MessageChannel是你唯一可靠的跨浏览器的选择。

如果浏览器平台直接提供一个 structuredClone()函数,会不会更好?我当然这样认为,最新的 HTML 规范正在讨论这个 Synchronous clone = global.structuredClone(value, transfer = []) API · Issue #793 · whatwg/html

原文地址:https://segmentfault.com/a/1190000013107871

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