Set和Map 数据结构

一阵风一场梦
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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。 Set()函数可以接受一个数组（或者具有** iterable（可迭代的）** 接口的其他数据结构）作为参数，用来初始化。

// 例一
const set = new Set([1, 2, 3, 4, 4]);
[...set]
// [1, 2, 3, 4]

// 例二
const items = new Set([1, 2, 3, 4, 5, 5, 5, 5]);
items.size // 5

// 例三
const set = new Set(document.querySelectorAll('div'));
set.size // 56

// 类似于
const set = new Set();
document
 .querySelectorAll('div')
 .forEach(div => set.add(div));
set.size // 56

上面代码中，例一和例二都是Set函数接受数组作为参数，例三是接受类似数组的对象作为参数。

使用场景

一种去除数组重复成员的方法。

// 去除数组的重复成员
[...new Set(array)]

也可以用于去除字符串里面的重复字符。

[...new Set('ababbc')].join('')
// "abc"

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（===），主要的区别是向 Set 加入值时认为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}

上面代码向 Set 实例添加了两次NaN，但是只会加入一个。这表明，在 Set 内部，两个NaN是相等的。

另外，两个对象总是不相等的。

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。

  • Set.prototype.add(value)：添加某个值，返回 Set 结构本身。
  • Set.prototype.delete(value)：删除某个值，返回一个布尔值，表示删除是否成功。
  • Set.prototype.has(value)：返回一个布尔值，表示该值是否为Set的成员。
  • Set.prototype.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) // true
s.has(2) // false

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。

  • Set.prototype.keys()：返回键名的遍历器
  • Set.prototype.values()：返回键值的遍历器
  • Set.prototype.entries()：返回键值对的遍历器
  • Set.prototype.forEach()：使用回调函数遍历每个成员

需要特别指出的是，Set的遍历顺序就是插入顺序。这个特性有时非常有用，比如使用 Set 保存一个回调函数列表，调用时就能保证按照添加顺序调用。 （1）keys()，values()，entries()

keys方法、values方法、entries方法返回的都是遍历器对象（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keys方法和values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。

（2）forEach()

Set 结构的实例与数组一样，也拥有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, 4, 9]);
set.forEach((value, key) => console.log(key + ' : ' + value))
// 1 : 1
// 4 : 4
// 9 : 9

上面代码说明，forEach方法的参数就是一个处理函数。该函数的参数与数组的forEach一致，依次为键值、键名、集合本身（上例省略了该参数）。这里需要注意，Set 结构的键名就是键值（两者是同一个值），因此第一个参数与第二个参数的值永远都是一样的。

另外，forEach方法还可以有第二个参数，表示绑定处理函数内部的this对象。

（3）遍历的应用

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']

扩展运算符和 Set 结构相结合，就可以去除数组的重复成员。

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

而且，数组的map和filter方法也可以间接用于 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}

集合运算

ES2025 为 Set 结构添加了以下集合运算方法。

  • Set.prototype.intersection(other)：交集
  • Set.prototype.union(other)：并集
  • Set.prototype.difference(other)：差集
  • Set.prototype.symmetricDifference(other)：对称差集
  • Set.prototype.isSubsetOf(other)：判断是否为子集
  • Set.prototype.isSupersetOf(other)：判断是否为超集
  • Set.prototype.isDisjointFrom(other)：判断是否不相交

以上方法的参数都必须是 Set 结构，或者是一个类似于 Set 的结构（拥有size属性，以及keys()和has()方法。

.union()是并集运算，返回包含两个集合中存在的所有成员的集合。

const frontEnd = new Set(["JavaScript", "HTML", "CSS"]);
const backEnd = new Set(["Python", "Java", "JavaScript"]);

const all = frontEnd.union(backEnd);
// Set {"JavaScript", "HTML", "CSS", "Python", "Java"}

.intersection()是交集运算，返回同时包含在两个集合中的成员的集合。

const frontEnd = new Set(["JavaScript", "HTML", "CSS"]);
const backEnd = new Set(["Python", "Java", "JavaScript"]);

const frontAndBackEnd = frontEnd.intersection(backEnd);
// Set {"JavaScript"}

.difference()是差集运算，返回第一个集合中存在但第二个集合中不存在的所有成员的集合。

const frontEnd = new Set(["JavaScript", "HTML", "CSS"]);
const backEnd = new Set(["Python", "Java", "JavaScript"]);

const onlyFrontEnd = frontEnd.difference(backEnd);
// Set {"HTML", "CSS"}

const onlyBackEnd = backEnd.difference(frontEnd);
// Set {"Python", "Java"}

.symmetryDifference()是对称差集，返回两个集合的所有独一无二成员的集合，即去除了重复的成员。

const frontEnd = new Set(["JavaScript", "HTML", "CSS"]);
const backEnd = new Set(["Python", "Java", "JavaScript"]);

const onlyFrontEnd = frontEnd.symmetricDifference(backEnd);
// Set {"HTML", "CSS", "Python", "Java"} 

const onlyBackEnd = backEnd.symmetricDifference(frontEnd);
// Set {"Python", "Java", "HTML", "CSS"}

注意，返回结果中的成员顺序，由添加到集合的顺序决定。

.isSubsetOf()返回一个布尔值，判断第一个集合是否为第二个集合的子集，即第一个集合的所有成员都是第二个集合的成员。

const frontEnd = new Set(["JavaScript", "HTML", "CSS"]);
const declarative = new Set(["HTML", "CSS"]);

declarative.isSubsetOf(frontEnd);
// true

frontEndLanguages.isSubsetOf(declarativeLanguages);
// false

任何集合都是自身的子集。

frontEnd.isSubsetOf(frontEnd);
// true

isSupersetOf()返回一个布尔值，表示第一个集合是否为第二个集合的超集，即第二个集合的所有成员都是第一个集合的成员。

const frontEnd = new Set(["JavaScript", "HTML", "CSS"]);
const declarative = new Set(["HTML", "CSS"]);

declarative.isSupersetOf(frontEnd);
// false

frontEnd.isSupersetOf(declarative);
// true

任何集合都是自身的超集。

frontEnd.isSupersetOf(frontEnd);
// true

.isDisjointFrom()判断两个集合是否不相交，即没有共同成员。

const frontEnd = new Set(["JavaScript", "HTML", "CSS"]);
const interpreted = new Set(["JavaScript", "Ruby", "Python"]);
const compiled = new Set(["Java", "C++", "TypeScript"]);

interpreted.isDisjointFrom(compiled);
// true

frontEnd.isDisjointFrom(interpreted);
// false 有一个相交的"JavaScript"，所以返回false

WeakSet

含义

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 的成员只能是对象和 Symbol 值，而不能是其他类型的值。

const ws = new WeakSet();
ws.add(1) // 报错
ws.add(Symbol()) // 不报错

上面代码试图向 WeakSet 添加一个数值和Symbol值，结果前者报错了，因为 WeakSet 只能放置对象和 Symbol 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。

这是因为垃圾回收机制根据对象的可达性（reachability）来判断回收，如果对象还能被访问到，垃圾回收机制就不会释放这块内存。结束使用该值之后，有时会忘记取消引用，导致内存无法释放，进而可能会引发内存泄漏。WeakSet 里面的引用，都不计入垃圾回收机制，所以就不存在这个问题。因此，WeakSet 适合临时存放一组对象，以及存放跟对象绑定的信息。只要这些对象在外部消失，它在 WeakSet 里面的引用就会自动消失。

由于上面这个特点，WeakSet 的成员是不适合引用的，因为它会随时消失。另外，由于 WeakSet 内部有多少个成员，取决于垃圾回收机制有没有运行，运行前后很可能成员个数是不一样的，而垃圾回收机制何时运行是不可预测的，因此 ES6 规定 WeakSet 不可遍历。

语法

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

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

const a = [[1, 2], [3, 4]];
const ws = new WeakSet(a);
// WeakSet {[1, 2], [3, 4]}

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。

注意，是a数组的成员成为 WeakSet 的成员，而不是a数组本身。这意味着，数组的成员只能是对象。

const b = [3, 4];
const ws = new WeakSet(b);
// Uncaught TypeError: Invalid value used in weak set(…)

上面代码中，数组b的成员不是对象，加入 WeakSet 就会报错。

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，返回 WeakSet 结构本身。
  • WeakSet.prototype.delete(value) ：清除 WeakSet 实例的指定成员，清除成功返回true，如果在 WeakSet 中找不到该成员或该成员不是对象，返回false。
  • 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。

const ws = new WeakSet();
const obj = {};
const foo = {};

ws.add(window);
ws.add(obj);

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

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

WeakSet 不能遍历，是因为成员都是弱引用，随时可能消失，遍历机制无法保证成员的存在，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。

下面是 WeakSet 的另一个例子

const foos = new WeakSet()
class Foo {
  constructor() {
    foos.add(this)
  }
  method () {
    if (!foos.has(this)) {
      throw new TypeError('Foo.prototype.method 只能在Foo的实例上调用！');
    }
  }
}

上面代码保证了Foo的实例方法，只能在Foo的实例上调用。这里使用 WeakSet 的好处是，foos对实例的引用，不会被计入内存回收机制，所以删除实例的时候，不用考虑foos，也不会出现内存泄漏。

Map

含义和基本用法

JavaScript 的对象（Object），本质上是键值对的集合（Hash 结构），但是传统上只能用字符串当作键。这给它的使用带来了很大的限制。

const data = {};
const 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。如果你需要“键值对”的数据结构，Map 比 Object 更合适。

const m = new Map();
const 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 Map 结构的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。

上面的例子展示了如何向 Map 添加成员。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。

const 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。

const map = new Map();

map
.set(1, 'aaa')
.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。

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，但实际上这是两个不同的数组实例，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。

const map = new Map();

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

map
.set(k1, 111)
.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，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

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。

（1）size 属性

size属性返回 Map 结构的成员总数。

const map = new Map();
map.set('foo', true);
map.set('bar', false);

map.size // 2

（2）Map.prototype.set(key, value)

set方法设置键名key对应的键值为value，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。

const 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

set方法返回的是当前的Map对象，因此可以采用链式写法。

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

（3）Map.prototype.get(key)

get方法读取key对应的键值，如果找不到key，返回undefined。

const m = new Map();

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

m.get(hello)  // Hello ES6!

（4）Map.prototype.has(key)

has方法返回一个布尔值，表示某个键是否在当前 Map 对象之中。

const m = new Map();

m.set('edition', 6);
m.set(262, 'standard');
m.set(undefined, 'nah');

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

（5）Map.prototype.delete(key)

delete()方法删除某个键，返回true。如果删除失败，返回false。

const m = new Map();
m.set(undefined, 'nah');
m.has(undefined)     // true

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

（6）Map.prototype.clear()

clear()方法清除所有成员，没有返回值。

let map = new Map();
map.set('foo', true);
map.set('bar', false);

map.size // 2
map.clear()
map.size // 0

WeakMap 的语法

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keys()、values()和entries()方法），也没有size属性。因为没有办法列出所有键名，某个键名是否存在完全不可预测，跟垃圾回收机制是否运行相关。这一刻可以取到键名，下一刻垃圾回收机制突然运行了，这个键名就没了，为了防止出现不确定性，就统一规定不能取到键名。二是无法清空，即不支持clear方法。因此，WeakMap只有四个方法可用：get()、set()、has()、delete()。

const wm = new WeakMap();

// size、forEach、clear 方法都不存在
wm.size // undefined
wm.forEach // undefined
wm.clear // undefined

参考文章：Set 和 Map 数据结构 - ECMAScript 6入门 (ruanyifeng.com)

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