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。

var s = new Set();

[2,3,5,4,5,2,2].map(x => s.add(x))

for (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作为参数，用来初始化。

var items = new Set([1,2,3,4,5,5,5,5]);
items.size // 5

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，使用的算法类似于精确相等运算符（===），这意味着，两个对象总是不相等的。唯一的例外是 NaN 等于自身（精确相等运算符认为 NaN 不等于自身）。

let set = new Set();

set.add({})
set.size // 1

set.add({})
set.size // 2

上面代码表示，由于两个空对象不是精确相等，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。

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。

// 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。

var items = new Set([1, 2, 3, 4, 5]);
var array = Array.from(items);

这就提供了一种去除数组的重复元素的方法。

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()：返回一个键名的遍历器
• values()：返回一个键值的遍历器
• entries()：返回一个键值对的遍历器
• forEach()：使用回调函数遍历每个成员

key 方法、value 方法、entries 方法返回的都是遍历器（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。

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，它的默认遍历器就是它的 values 方法。

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。

let set = new Set(['red', 'green', 'blue']);

for (let x of set) {
  console.log(x);
}
// red
// green
// blue

由于扩展运算符（...）内部使用 for...of 循环，所以也可以用于 Set 结构。

let set = new Set(['red', 'green', 'blue']);
let arr = [...set];
// ['red', 'green', 'blue']

这就提供了另一种便捷的去除数组重复元素的方法。

let arr = [3, 5, 2, 2, 5, 5];
let unique = [...new Set(arr)];
// [3, 5, 2]

而且，数组的 map 和 filter 方法也可以用于 Set 了。

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）和交集（Intersect）。

let a = new Set([1, 2, 3]);
let b = new Set([4, 3, 2]);

let union = new Set([...a, ...b]);
// [1, 2, 3, 4]

let intersect = new Set([...a].filter(x => b.has(x)));
// [2, 3]

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。

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。

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。

// 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。

var ws = new WeakSet();
ws.add(1)
// TypeError: Invalid value used in weak set

上面代码试图向 WeakSet 添加一个数值，结果报错。

WeakSet 是一个构造函数，可以使用 new 命令，创建 WeakSet 数据结构。

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 的对象。）该数组的所有成员，都会自动成为 WeakSet 实例对象的成员。

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。

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。

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。

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 和 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，遍历机制无法保存成员的存在，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。

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），但是只能用字符串当作键。这给它的使用带来了很大的限制。

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。

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。

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 和 title。

如果对同一个键多次赋值，后面的值将覆盖前面的值。

let map = new Map();
map.set(1, 'aaa');
map.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。

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。

var 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。

同理，同样的值的两个实例，在 Map 结构中被视为两个键。

var map = new Map();

var k1 = ['a'];
var k2 = ['a'];

map.set(k1, 111);
map.set(k2, 222);

map.get(k1) // 111
map.get(k2) // 222

上面代码中，变量 k1 和 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 和 -0。另外，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(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。

• size：返回成员总数。
• set(key, value)：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。
• get(key)：读取 key 对应的键值，如果找不到 key，返回 undefined。
• has(key)：返回一个布尔值，表示某个键是否在 Map 数据结构中。
• delete(key)：删除某个键，返回 true。如果删除失败，返回 false。
• clear()：清除所有成员，没有返回值。

set()方法返回的是 Map 本身，因此可以采用链式写法。

let map = new Map()
  .set(1, 'a')
  .set(2, 'b')
  .set(3, 'c');

下面是 has()和 delete()的例子。

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

var hello = function() {console.log("hello");}
m.set(hello, "Hello ES6!") // 键是函数

m.has("edition")     // true
m.has("years")       // false
m.has(262)           // true
m.has(undefined)     // true
m.has(hello)         // true

m.delete(undefined)
m.has(undefined)       // false

m.get(hello)  // Hello ES6!
m.get("edition")  // 6

下面是 size 属性和 clear 方法的例子。

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。

• 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。

下面是使用实例。

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。

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（...）。

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 和 filter 方法）。

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。

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。

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。

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），不接受原始类型的值作为键名，而且键名所指向的对象，不计入垃圾回收机制。

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。

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() 和 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()。

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。

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。

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和_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。