Set、Map、WeakSet 和 WeakMap 的区别？

https://github.com/Advanced-Frontend/Daily-Interview-Question/issues/6

Set 和 Map 主要的应用场景在于 数据重组 和 数据储存

Set 是一种叫做集合的数据结构，Map 是一种叫做字典的数据结构

1. 集合（Set）

ES6 新增的一种新的数据结构，类似于数组，但成员是唯一且无序的，没有重复的值。

Set 本身是一种构造函数，用来生成 Set 数据结构。

new Set([iterable])

举个例子：

const s = new Set()
[1, 2, 3, 4, 3, 2, 1].forEach(x => s.add(x))

for (let i of s) {
    console.log(i)	// 1 2 3 4
}

// 去重数组的重复对象
let arr = [1, 2, 3, 2, 1, 1]
[... new Set(arr)]	// [1, 2, 3]

Set 对象允许你储存任何类型的唯一值，无论是原始值或者是对象引用。

向 Set 加入值的时候，不会发生类型转换，所以5和"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-zero 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。**

let set = new Set();
let a = NaN;
let b = NaN;
set.add(a);
set.add(b);
set // Set {NaN}

let set1 = new Set()
set1.add(5)
set1.add('5')
console.log([...set1])	// [5, "5"]

• Set 实例属性

  • constructor： 构造函数

  • size：元素数量

    let set = new Set([1, 2, 3, 2, 1])
    
    console.log(set.length)	// undefined
    console.log(set.size)	// 3

• Set 实例方法

  • 操作方法

    • add(value)：新增，相当于 array里的push

    • delete(value)：存在即删除集合中value

    • has(value)：判断集合中是否存在 value

    • clear()：清空集合

      let set = new Set()
      set.add(1).add(2).add(1)
      
      set.has(1)	// true
      set.has(3)	// false
      set.delete(1)	
      set.has(1)	// false

      Array.from 方法可以将 Set 结构转为数组

      const items = new Set([1, 2, 3, 2])
      const array = Array.from(items)
      console.log(array)	// [1, 2, 3]
      // 或
      const arr = [...items]
      console.log(arr)	// [1, 2, 3]

  • 遍历方法（遍历顺序为插入顺序）

    • keys()：返回一个包含集合中所有键的迭代器

    • values()：返回一个包含集合中所有值得迭代器

    • entries()：返回一个包含Set对象中所有元素得键值对迭代器

    • forEach(callbackFn, thisArg)：用于对集合成员执行callbackFn操作，如果提供了 thisArg 参数，回调中的this会是这个参数，没有返回值

      let set = new Set([1, 2, 3])
      console.log(set.keys())	// SetIterator {1, 2, 3}
      console.log(set.values())	// SetIterator {1, 2, 3}
      console.log(set.entries())	// SetIterator {1, 2, 3}
      
      for (let item of set.keys()) {
        console.log(item);
      }	// 1	2	 3
      for (let item of set.entries()) {
        console.log(item);
      }	// [1, 1]	[2, 2]	[3, 3]
      
      set.forEach((value, key) => {
          console.log(key + ' : ' + value)
      })	// 1 : 1	2 : 2	3 : 3
      console.log([...set])	// [1, 2, 3]

      Set 可默认遍历，默认迭代器生成函数是 values() 方法

      Set.prototype[Symbol.iterator] === Set.prototype.values	// true

      所以， Set可以使用 map、filter 方法

      let set = new Set([1, 2, 3])
      set = new Set([...set].map(item => item * 2))
      console.log([...set])	// [2, 4, 6]
      
      set = new Set([...set].filter(item => (item >= 4)))
      console.log([...set])	//[4, 6]

      因此，Set 很容易实现交集（Intersect）、并集（Union）、差集（Difference）

      let set1 = new Set([1, 2, 3])
      let set2 = new Set([4, 3, 2])
      
      let intersect = new Set([...set1].filter(value => set2.has(value)))
      let union = new Set([...set1, ...set2])
      let difference = new Set([...set1].filter(value => !set2.has(value)))
      
      console.log(intersect)	// Set {2, 3}
      console.log(union)		// Set {1, 2, 3, 4}
      console.log(difference)	// Set {1}

2. WeakSet

WeakSet 对象允许你将弱引用对象储存在一个集合中

WeakSet 与 Set 的区别：

• WeakSet 只能储存对象引用，不能存放值，而 Set 对象都可以

• WeakSet 对象中储存的对象值都是被弱引用的，即垃圾回收机制不考虑 WeakSet 对该对象的应用，如果没有其他的变量或属性引用这个对象值，则这个对象将会被垃圾回收掉（不考虑该对象还存在于 WeakSet 中），所以，WeakSet 对象里有多少个成员元素，取决于垃圾回收机制有没有运行，运行前后成员个数可能不一致，遍历结束之后，有的成员可能取不到了（被垃圾回收了），WeakSet 对象是无法被遍历的（ES6 规定 WeakSet 不可遍历），也没有办法拿到它包含的所有元素

属性：

• constructor：构造函数，任何一个具有 Iterable 接口的对象，都可以作参数

  const arr = [[1, 2], [3, 4]]
  const weakset = new WeakSet(arr)
  console.log(weakset)

方法：

• add(value)：在WeakSet 对象中添加一个元素value

• has(value)：判断 WeakSet 对象中是否包含value

• delete(value)：删除元素 value

• clear()：清空所有元素，注意该方法已废弃

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)	// true
ws.has(window)	// false

3. 字典（Map）

集合 与 字典 的区别：

• 共同点：集合、字典 可以储存不重复的值

• 不同点：集合 是以 [value, value]的形式储存元素，字典 是以 [key, value] 的形式储存

const m = new Map()
const o = {p: 'haha'}
m.set(o, 'content')
m.get(o)	// content

m.has(o)	// true
m.delete(o)	// true
m.has(o)	// false

任何具有 Iterator 接口、且每个成员都是一个双元素的数组的数据结构都可以当作Map构造函数的参数，例如：

const set = new Set([
  ['foo', 1],
  ['bar', 2]
]);
const m1 = new Map(set);
m1.get('foo') // 1

const m2 = new Map([['baz', 3]]);
const m3 = new Map(m2);
m3.get('baz') // 3

如果读取一个未知的键，则返回undefined。

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。

const map = new Map();

map.set(['a'], 555);
map.get(['a']) // undefined

上面代码的set和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。

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，比如0和-0就是一个键，布尔值true和字符串true则是两个不同的键。另外，undefined和null也是两个不同的键。虽然NaN不严格相等于自身，但 Map 将其视为同一个键。

let map = new Map();

map.set(-0, 123);
map.get(+0) // 123

map.set(true, 1);
map.set('true', 2);
map.get(true) // 1

map.set(undefined, 3);
map.set(null, 4);
map.get(undefined) // 3

map.set(NaN, 123);
map.get(NaN) // 123

Map 的属性及方法

属性：

• constructor：构造函数

• size：返回字典中所包含的元素个数

  const map = new Map([
    ['name', 'An'],
    ['des', 'JS']
  ]);
  
  map.size // 2

操作方法：

• set(key, value)：向字典中添加新元素

• get(key)：通过键查找特定的数值并返回

• has(key)：判断字典中是否存在键key

• delete(key)：通过键 key 从字典中移除对应的数据

• clear()：将这个字典中的所有元素删除

遍历方法

• Keys()：将字典中包含的所有键名以迭代器形式返回

• values()：将字典中包含的所有数值以迭代器形式返回

• entries()：返回所有成员的迭代器

• forEach()：遍历字典的所有成员

const map = new Map([
            ['name', 'An'],
            ['des', 'JS']
        ]);
console.log(map.entries())	// MapIterator {"name" => "An", "des" => "JS"}
console.log(map.keys()) // MapIterator {"name", "des"}

Map 结构的默认遍历器接口（Symbol.iterator属性），就是entries方法。

map[Symbol.iterator] === map.entries
// true

Map 结构转为数组结构，比较快速的方法是使用扩展运算符（...）。

对于 forEach ，看一个例子

const reporter = {
  report: function(key, value) {
    console.log("Key: %s, Value: %s", key, value);
  }
};

let map = new Map([
    ['name', 'An'],
    ['des', 'JS']
])
map.forEach(function(value, key, map) {
  this.report(key, value);
}, reporter);
// Key: name, Value: An
// Key: des, Value: JS

在这个例子中， forEach 方法的回调函数的 this，就指向 reporter

与其他数据结构的相互转换

1. Map 转 Array

   const map = new Map([[1, 1], [2, 2], [3, 3]])
   console.log([...map])	// [[1, 1], [2, 2], [3, 3]]

2. Array 转 Map

   const map = new Map([[1, 1], [2, 2], [3, 3]])
   console.log(map)	// Map {1 => 1, 2 => 2, 3 => 3}

3. Map 转 Object

   因为 Object 的键名都为字符串，而Map 的键名为对象，所以转换的时候会把非字符串键名转换为字符串键名。

   function mapToObj(map) {
       let obj = Object.create(null)
       for (let [key, value] of map) {
           obj[key] = value
       }
       return obj
   }
   const map = new Map().set('name', 'An').set('des', 'JS')
   mapToObj(map)  // {name: "An", des: "JS"}

4. Object 转 Map

   function objToMap(obj) {
       let map = new Map()
       for (let key of Object.keys(obj)) {
           map.set(key, obj[key])
       }
       return map
   }
   
   objToMap({'name': 'An', 'des': 'JS'}) // Map {"name" => "An", "des" => "JS"}

5. Map 转 JSON

   function mapToJson(map) {
       return JSON.stringify([...map])
   }
   
   let map = new Map().set('name', 'An').set('des', 'JS')
   mapToJson(map)	// [["name","An"],["des","JS"]]

6. JSON 转 Map

   function jsonToStrMap(jsonStr) {
     return objToMap(JSON.parse(jsonStr));
   }
   
   jsonToStrMap('{"name": "An", "des": "JS"}') // Map {"name" => "An", "des" => "JS"}

4. WeakMap

WeakMap 对象是一组键值对的集合，其中的键是弱引用对象，而值可以是任意。

注意，WeakMap 弱引用的只是键名，而不是键值。键值依然是正常引用。

WeakMap 中，每个键对自己所引用对象的引用都是弱引用，在没有其他引用和该键引用同一对象，这个对象将会被垃圾回收（相应的key则变成无效的），所以，WeakMap 的 key 是不可枚举的。

属性：

• constructor：构造函数

方法：

• has(key)：判断是否有 key 关联对象

• get(key)：返回key关联对象（没有则则返回 undefined）

• set(key)：设置一组key关联对象

• delete(key)：移除 key 的关联对象

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++;
}, false);

5. 总结

• Set

  • 成员唯一、无序且不重复

  • [value, value]，键值与键名是一致的（或者说只有键值，没有键名）

  • 可以遍历，方法有：add、delete、has

• WeakSet

  • 成员都是对象

  • 成员都是弱引用，可以被垃圾回收机制回收，可以用来保存DOM节点，不容易造成内存泄漏

  • 不能遍历，方法有add、delete、has

• Map

  • 本质上是键值对的集合，类似集合

  • 可以遍历，方法很多可以跟各种数据格式转换

• WeakMap

  • 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

  • 键名是弱引用，键值可以是任意的，键名所指向的对象可以被垃圾回收，此时键名是无效的

  • 不能遍历，方法有get、set、has、delete

6. 扩展：Object与Set、Map

1. Object 与 Set

   // Object
   const properties1 = {
       'width': 1,
       'height': 1
   }
   console.log(properties1['width']? true: false) // true
   
   // Set
   const properties2 = new Set()
   properties2.add('width')
   properties2.add('height')
   console.log(properties2.has('width')) // true

2. Object 与 Map

JS 中的对象（Object），本质上是键值对的集合（hash 结构）

const data = {};
const element = document.getElementsByClassName('App');

data[element] = 'metadata';
console.log(data['[object HTMLCollection]']) // "metadata"

但当以一个DOM节点作为对象 data 的键，对象会被自动转化为字符串[Object HTMLCollection]，所以说，Object 结构提供了 字符串-值 对应，Map则提供了 值-值 的对应