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# 03 数据类型与数据结构

ES6 新增了 Synmbol 数据类型和 Set、Map 两种数据据结构，以及衍生的 WeakSet 和 WeakMap。之前工作中基本未用过，惭愧之至，努力学习之。

## Symbol 数据类型

### Symbol 概述

ES6 引入了一种新的原始数据类型 **Symbol**，表示独一无二的值。它是 JavaScript 的 [第 7 种数据类型](https://developer.mozilla.org/zh-CN/docs/Web/JavaScript/Data_structures)，前 6 种分别是：**Undefined、Null、布尔值（Boolean）、字符串（String）、数值（Number）和对象（Object）**。

Symbol 值通过 Symbol 函数生成。注意 Symbol 函数前不能使用 new 命令，否则会报错。这是因为生成的 Symbol 是一个原始类型的值，不是对象，基本上，它是一种类似于字符串的数据类型。

```javascript
let s = Symbol()
typeof s // 'symbol'
```

Symbol 函数可以接受一个字符串作为参数，表示对 Symbol 实例的描述，主要是为了在控制台显示，或者转为字符串时比较容易区分。

```javascript
let s = Symbol('foo')
s.toString() // 'Symbol(foo)'
```

如果 Symbol 的参数是一个对象，就会调用该对象的 toString 方法，将其转为字符串，然后才生成一个 Symbol 值。

需要注意：**每一个 Symbol 值都是不相等的，Symbol 函数的参数只表示对当前 Symbol 值的描述，因此相同参数的 Symbol 函数的返回值是不相等的**。

Symbol 值不能与其他类型的值进行运算，否则会报错。但 Symbol 值可以显式转为字符串。另外，Symbol 值也可以转为布尔值，但是不能转为数值。

```javascript
let s = Symbol()
Boolean(s) // true
Number(s) // TypeError
```

### Symbol 属性名遍历

Symbol 作为属性名，该属性不会出现在 for...in、for...of 循环中，也不会被 Object.keys()、Object.getOwnPropertyNames() 返回。但它也不是私有属性，Object.getOwnropertySymbols 方法可以获取指定对象的所有 Symbol 属性名。该方法返回一个数组，成员是当前对象的所有用作属性名的 Symbol 值。

此外，`Reflect.ownKeys` 方法可以返回所有类型的键名，包括常规键名和 Symbol 键名。

```javascript
let obj = { [Symbol('my_key')]: 1, enum: 2, nonEnum: 3 }
Object.getOwnPropertySymbols(obj) // [Symbol(my_key)]
Reflect.ownKeys(obj) // ['enum', 'nonEnum', Symbol(my_key)]
```

### Symbol.for()、Symbol.keyFor()

`Symbol.for()` 与 `Symbol()` 这两种写法都会生成新的 Symbol。它们的区别是，前者会被登记在全局环境中供搜索，而后者不会。Symbol.for() 不会在每次调用时都返回一个新的 Symbol 类型的值，而是会先检查给定的 key 是否已经存在，如果不存在才会新建一个值。

```javascript
Symbol.for('bar') === Symbol.for('bar') // true
Symbol('bar') === Symbol('bar') // false
```

Symbol.keyFor 方法返回一个已登记的 Symbol 类型值的 key。

```javascript
let s1 = Symbol.for('foo')
Symbol.keyFor(s1) // 'foo'

let s2 = Symbol('foo')
Symbol.keyFor(s2) // undefined
```

注意：**Symbol.for 为 Symbol 值登记的名字是全局环境的，可以在不同的 iframe 或 service worker 中取到同一个值**。

### 内置的 Symbol 值

除了定义自己使用的 Symbol 值，ES6 还提供了 11 个内置的 Symbol 值，指向语言内部使用的方法。

#### Symbol.hasInstance

对象的 `Symbol.hasInstance` 属性指向一个内部方法，对象使用 instanceof 运算符时会调用这个方法，判断该对象是否为某个构造函数的实例。比如，foo instanceof Foo 在语言内部实际调用的是 `Foo[Symbol.hasInstance](foo)`。

```javascript
class Even {
  static [Symbol.hasInstance](obj) {
    return Number(obj) % 2 === 0
  }
}

1 instanceof Even // false
2 instanceof Even // true
```

#### Symbol.isConcatSpreadable

对象的 `Symbol.isConcatSpreadable` 属性等于一个布尔值，表示该对象使用 Array.prototype.concat() 时是否可以展开。

该值为 true 或 undefined 时可以展开，为 false 时不可展开。

```javascript
let arr = ['c', 'd']
arr[Symbol.isConcatSpreadable] = false
;[('a', 'b')].concat(arr, 'e') // ['a', 'b', ['c','d'], 'e']
```

#### Symbol.species

对象的 `Symbol.species` 属性指向当前对象的构造函数。创造实例时默认会调用这个方法，即使用这个属性返回的函数当作构造函数来创造新的实例对象。

```javascript
class MyArray extends Array {
  // 覆盖父类 Array 的构造函数
  static get [Symbol.species]() {
    return Array
  }
}
```

上面的代码中，子类 MyArray 继承了父类 Array。创建 MyArray 的实例对象时，本来会调用它自己的构造函数（本例中被省略了），但是由于定义了 Symbol.species 属性，所以会使用这个属性返回的函数来创建 MyArray 的实例。

默认的 Symbol.species 属性等同于下面的写法：

```javascript
static get [Symbol.species]() {
  return this
}
```

#### Symbol.match

对象的 `Symbol.match` 属性指向一个函数，当执行 str.match(myObject) 时，如果该属性存在，会调用它返回该方法的返回值。

```javascript
String.prototype.match(regexp) // 等同于
regexp[Symbol.match](this)
```

示例如下：

```javascript
class MyMatcher {
  [Symbol.match](string) {
    return 'hello world'.indexOf(string)
  }
}
'e'.match(new MyMatcher()) // 1
```

#### Symbol.replace

对象的 `Symbol.replace` 属性指向一个方法，当对象被 String.prototype.replace 方法调用时会返回该方法的返回值。

```javascript
String.prototype.replace(searchValue, replaceValue)
// 等同于
searchValue[Symbol.replace](this, replaceValue)
```

示例如下：

```javascript
const x = {}
x[Symbol.replace] = (...s) => console.log(s)
'Hello'.replace(x, 'World') // ["Hello", "World"]
```

上面示例中，x\[Symbol.replace] 方法传入两个参数 this 和 replaceValue 分别为 'Hello' 和 'World'，经过参数扩展运算符转换为数组后输出 '\["Hello", "World"]'。

#### Symbol.search

对象的 `Symbol.search` 属性指向一个方法，当对象被 String.prototype.search 方法调用时会返回该方法的返回值。

```javascript
String.prototype.search(regexp)
// 等同于
regexp[Symbol.search](this)
```

示例如下：

```javascript
class MySearch {
  constructor(value) {
    this.value = value
  }
  [Symbol.search](string) {
    return string.indexOf(this.value)
  }
}
'foobar'.search(new MySearch('foo')) // 0
```

#### Symbol.split

对象的 `Symbol.split` 属性指向一个方法，当对象被 String.prototype.split 方法调用时会返回该方法的返回值。

```javascript
String.prototype.split(separator, limit)
// 等同于
separator[Symbol.split](this, limit)
```

示例如下：

```javascript
class MySplitter {
  constructor(value) {
    this.value = value
  }
  [Symbol.split](string) {
    var index = string.indexOf(this.value)
    if (index === -1) {
      return string
    }
    return [string.substr(0, index), string.substr(index + this.value.length)]
  }
}
'foobar'.split(new MySplitter('foo')) // ['', 'bar']
```

#### Symbol.iterator

对象的 `Symbol.iterator` 属性指向该对象的默认遍历器方法。

```javascript
var myIterable = {}
myIterable[Symbol.iterator] = function*() {
  yield 1
  yield 2
  yield 3
}
;[...myIterable] // [1, 2, 3]
```

对象进行 for...of 循环时，会调用 Symbol.iterator 方法返回该对象的默认遍历器。

```javascript
class Collection {
  *[Symbol.iterator]() {
    let i = 0
    while (this[i] !== undefined) {
      yield this[i]
      ++i
    }
  }
}
let myCollection = new Collection()
myCollection[0] = 1
myCollection[1] = 2
for (let value of myCollection) {
  console.log(value)
}
// 1
// 2
```

#### Symbol.toPrimitive

对象的 `Symbol.toPrimitive` 属性指向一个方法，对象被转为原始类型的值时会调用这个方法，返回该对象对应的原始类型值。

Symbol.toPrimitive 被调用时会接受一个字符串参数，表示当前运算的模式。一共有 3 种模式：

* Number：该场合需要转成数值。
* String：该场合需要转成字符串。
* Default：该场合可以转成数值，也可以转成字符串。

```javascript
let obj = {
  [Symbol.toPrimitive](hint) {
    switch (hint) {
      case 'number':
        return 123
      case 'string':
        return 'str'
      case 'default':
        return 'default'
      default:
        throw new Error()
    }
  }
}
2 * obj // 246
3 + obj // '3default'
obj == 'default' // true
String(obj) // 'str'
```

#### Symbol.toStringTag

对象的 `Symbol.toStringTag` 属性指向一个方法，在对象上调用 Object. prototype.toString 方法时，如果这个属性存在，其返回值会出现在 toString 方法返回的字符串中，表示对象的类型。也就是说，这个属性可用于定制 \[object Object] 或 \[object Array] 中 object 后面的字符串。

```javascript
;({ [Symbol.toStringTag]: 'Foo' }.toString())
// "[object Foo]"
```

ES6 新增了大量内置对象的 Symbol.toStringTag 属性值，这里略。

#### Symbol.unscopables

对象的 `Symbol.unscopables` 属性指向一个对象，指定了使用 with 关键字时哪些属性会被 with 环境排除。

```javascript
Array.prototype[Symbol.unscopables]
/**
 * {
 *   copyWithin: true,
 *   entries: true,
 *   fill: true,
 *   find: true,
 *   findIndex: true,
 *   includes: true,
 *   keys: true
 * }
 */
```

上面代码说明，数组有 7 个属性会被 with 命令排除。

示例如下：

```javascript
class MyClass {
  foo() {
    return 1
  }
  get [Symbol.unscopables]() {
    return { foo: true }
  }
}
var foo = function() {
  return 2
}
with (MyClass.prototype) {
  foo() // 2
}
```

上面的代码通过指定 Symbol.unscopables 属性使 with 语法块不会在当前作用域寻找 foo 属性，即 foo 将指向外层作用域的变量。

## Set 数据结构

### Set

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。

#### Set 基本用法

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 接口的其他数据结构）作为参数，用来初始化。

```javascript
const set = new Set([1, 2, 3, 4, 4])
```

借助 Set 成员的唯一性，可以实现数组去重：

```javascript
;[...new Set(array)]
Array.from(new Set(array))
```

Set 内部判断两个值是否相同时使用的算法叫作 “Same-value 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。在 Set 内部，两个 NaN 是相等的。

#### Set 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）。先介绍 4 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，表示参数是否为 Set 的成员。
* clear()：清除所有成员，没有返回值。

add 方法返回 Set 结构本身，所以可以链式调用：

```javascript
new Set().add(1).add(2)
```

#### Set 遍历操作

Set 结构的实例有 4 个遍历方法，可用于遍历成员：

* keys()：返回键名的遍历器。
* values()：返回键值的遍历器。
* entries()：返回键值对的遍历器。
* 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。

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

```javascript
let set = new Set(['red', 'green', 'blue'])
for (let x of set.values()) {
  console.log(x)
}
```

Set 结构的实例默认可遍历，其默认[遍历器生成函数](https://github.com/chanshiyucx/blog/blob/master/书斋/ES6-标准入门/03-shu-ju-lei-xing-yu-shu-ju-jie-gou.md#Symbol.iterator)就是它的 values 方法。

```javascript
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：

```javascript
let set = new Set(['red', 'green', 'blue'])
for (let x of set) {
  console.log(x)
}
```

Set 结构实例的 forEach 方法用于对每个成员执行某种操作，没有返回值。该函数的参数依次为键值、键名、集合本身。还可传入第二个参数表示绑定的 this 对象。

```javascript
let set = new Set([1, 2, 3])
set.forEach((value, key) => console.log(value * 2))
```

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

```javascript
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}
```

数组的 map 和 filter 方法也可以用于 Set。因此使用 Set 可以很容易地实现并集（Union）、交集（Intersect）和差集（Difference）。

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

//并集
let union = new Set([...a, ...b]) // set {1, 2, 3, 4}
//交集
let intersect = new Set([...a].filter(x => b.has(x))) // set {2, 3}
//差集
let difference = new Set([...a].filter(x => !b.has(x))) // set {1}
```

目前没有直接的方法在遍历操作中同步改变原来的 Set 结构，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**。

```javascript
// 方法一
let set = new Set([1, 2, 3])
set = new Set([...set].map(val => val * 2))
// set { 2, 4, 6 }

// 方法二
let set = new Set([1, 2, 3])
set = new Set(Array.from(set, val => val * 2))
// set { 2, 4, 6 }
```

### WeakSet

#### 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：

* **WeakSet 的成员只能是对象，而不能是其他类型的值**。
* 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，不考虑该对象是否还存在于 WeakSet 之中。

> 垃圾回收机制依赖引用计数，如果一个值的引用次数不为 0，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。

WeakSet 的成员是不适合引用的，因为它会随时消失。另外，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**。

#### WeakSet 语法

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

同 Set 一样，WeakSet 函数可以接受一个数组（或者具有 iterable 接口的其他数据结构）作为参数，用来初始化。需要注意：成为 WeakSet 的成员的是数组的成员，而不是数组本身。这意味着，数组的成员只能是对象。

WeakSet 结构有以下 3 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 实例中。

WeakSet 没有 size 属性，没有办法遍历其成员。

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。举个栗子：

```javascript
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！')
    }
  }
}
```

上面的代码保证了 Foo 的实例方法只能在 Foo 的实例上调用。同时，数组 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 数据结构

### Map

#### Map 基本用法

JavaScript 的对象（Object）本质上是键值对的集合（Hash 结构），但是只能用字符串作为键，这给它的使用带来了很大的限制。

```javascript
const data = {}
const element = document.getElementById('myDiv')
data[element] = 'metadata'
data['[object HTMLDivElement]'] // "metadata"
```

上面代码将一个 DOM 节点作为对象 data 的键，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]`。

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**。如果需要“键值对”的数据结构，Map 比 Object 更合适。

```javascript
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
```

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。

```javascript
const map = new Map([['name', '张三'], ['title', 'Author']])
map.size // 2
map.has('name') // true
map.get('name') // "张三"
```

Map 构造函数接受数组作为参数，实际上执行的是下面的算法：

```javascript
const items = [['name', '张三'], ['title', 'Author']]
const map = new Map()
items.forEach(([key, value]) => map.set(key, value))
```

事实上，任何具有 Iterator 接口且每个成员都是一个双元素数组的数据结构都可以当作 Map 构造函数的参数。也就是说，Set 和 Map 都可以用来生成新的 Map。

```javascript
// set 生成 map
const set = new Set([['foo', 1], ['bar', 2]])
const m1 = new Map(set)

// map 生成 map
const m2 = new Map([['baz', 3]])
const m3 = new Map(m2)
```

两点注意事项：

* 如果对同一个键多次赋值，后面的值将覆盖前面的值。
* 只有对同一个对象的引用，Map 结构才将其视为同一个键。

```javascript
const map = new Map()
map.set(['a'], 555)
map.get(['a']) // undefined
```

上面的 set 和 get 方法表面上是针对同一个键，实际上却是两个值，内存地址是不一样的，因此 get 方法无法读取该键，返回 undefined。

Map 的键实际上是和内存地址绑定的，只要内存地址不一样，就视为两个键。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 就将其视为一个键，包括 0 和 -0。另外，虽然 NaN 不严格等于自身，但 Map 将其视为同一个键。

#### Map 属性和方法

Map 结构的 size 属性返回 Map 结构的成员总数。Map 结构的操作方法如下：

* set(key, value)：set 方法设置 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。可以链式调用。
* get(key)：get 方法读取 key 对应的键值，如果找不到 key，则返回 undefined。
* has(key)：has 方法返回一个布尔值，表示某个键是否在 Map 数据结构中。
* delete(key)：delete 方法删除某个键，返回 true。如果删除失败，则返回 false。
* clear()：clear 方法清除所有成员，没有返回值。

#### Map 遍历操作

Map 原生提供了 3 个遍历器生成函数和 1 个遍历方法。

* 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。
* forEach()：遍历 Map 的所有成员。

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

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

const map = new Map([[1, 'one'], [2, 'two']])
;[...map] // [[1,'one'], [2, 'two']
```

### WeakMap

#### WeakMap 含义

WeakMap 结构与 Map 结构类似，也用于生成键值对的集合。WeakMap 与 Map 的区别有以下两点：

* 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。
* WeakMap 的键名所指向的对象不计入垃圾回收机制。

类似于 WeakSet，WeakMap 的键名所引用的对象都是弱引用，即垃圾回收机制不将该引用考虑在内。因此，只要所引用的对象的其他引用都被清除，垃圾回收机制就会释放该对象所占用的内存。

WeakMap 的专用场景就是它的键所对应的对象可能会在将来消失的场景。WeakMap 结构有助于防止内存泄漏。

```javascript
const wm = new WeakMap()
const element = document.getElementById('example')
wm.set(element, 'some information')
wm.get(element) // "some information"
```

上面的 DOM 节点对象的引用计数是 1，而不是 2。这时，一旦消除对该节点的引用，它占用的内存就会被垃圾回收机制释放。WeakMap 保存的这个键值对也会自动消失。

需要注意：**WeakMap 弱引用的只是键名而不是键值。键值依然是正常引用的**。

#### WeakMap 语法

WeakMap 与 Map 在 API 上的区别主要有两个：

一是没有遍历操作（即没有 key()、values() 和 entries() 方法），也没有 size 属性。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，和垃圾回收机制是否运行相关。

二是无法清空，即不支持 clear 方法。因此，WeakMap 只有 4 个方法可用：get()、set()、has()、delete()。

#### WeakMap 用途

WeakMap 应用的典型场景就是以 DOM 节点作为键名的场景：

```javascript
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
)
```

上面的代码中，myElement 是一个 DOM 节点，每当发生 click 事件就更新一下状态。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。

注册监听事件的 listener 对象很适合用 WeakMap 来实现：

```javascript
const listener = new WeakMap()
listener.set(element, handler)
element.addEventListener('click', listener.get(element), false)
```

上面的代码中，监听函数放在 WeakMap 里面。一旦 DOM 对象消失，与它绑定的监听函数也会自动消失。

WeakMap 的另一个用处是部署私有属性：

```javascript
const _counter = new WeakMap()
const _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)()
    }
  }
}

const c = new Countdown(2, () => console.log('DONE'))
c.dec()
c.dec() // 'DONE'
```

上面的代码中，Countdown 类的两个内部属性 \_counter 和 \_action 是实例的弱引用，如果删除实例，它们也会随之消失，不会造成内存泄漏。