ECMAScript 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 (let i of s) {
   console.log(i);
}
// 2 3 5 4

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（或类似数组的对象）作为参数，用来初始化

// 例一
var set = new Set([1, 2, 3, 4, 4]);
[...set]
// [1, 2, 3, 4]
// 例二
var items = new Set([1, 2, 3, 4, 5, 5, 5, 5]);
items.size // 5
// 例三
function divs () {
   return [...document.querySelectorAll('div')];
}
var set = new Set(divs());
set.size // 56
// 类似于
divs().forEach(div => set.add(div));
set.size // 56

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。也展示了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)]

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 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}

向Set实例添加了两个 NaN ，但是只能加入一个。这表明，在Set内部，两个 NaN 是相等
两个对象总是不相等的

let set = new Set();
set.add({});
set.size // 1
set.add({});
set.size // 2

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。

• 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。

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

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);

这就提供了去除数组重复成员的另一种方法

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
  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，它的默认遍历器生成函数就是它的 values 方法。

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

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']

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}

使用Set，可以很容易地实现并集（Union）、交集（Intersect）和差集（Difference）。

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

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
ws.add(Symbol())
// TypeError: invalid value used in weak set

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

var ws = new WeakSet();
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。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。

var b = [3, 4];
var 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。
• 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。

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。

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

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。如果你需要“键值对”的数据结构，Map比Object更合适。

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"

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

var items = [
   ["name", "张三"],
   ["title", "Author"]
];
var map = new Map();
items.forEach(([key, value]) => map.set(key, value));

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')
.set(1, 'bbb');
map.get(1) // "bbb"

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。

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

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。
（1）size属性
size 属性返回Map结构的成员总数

let map = new Map();
map.set('foo', true);
map.set('bar', false);
map.size // 2

（2）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。

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

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');

（3）get(key)
get 方法读取 key 对应的键值，如果找不到 key ，返回 undefined 。

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

（4）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

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

var m = new Map();
m.set(undefined, "nah");
m.has(undefined) // true
m.delete(undefined)
m.has(undefined) // false

（6）clear()
clear 方法清除所有成员，没有返回

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生成函数和一个遍历方法。

• 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。

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'}

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);

forEach 方法的回调函数的 this ，就指向 reporter 。

与其他数据结构的互相转换

（1）Map转为数组
Map转为数组最方便的方法，就是使用扩展运算符（...）

let myMap = new Map().set(true, 7).set({foo: 3}, ['abc']);
[...myMap]
// [ [ true, 7 ], [ { foo: 3 }, [ 'abc' ] ] ]

（2）数组转为Map

new Map([[true, 7], [{foo: 3}, ['abc']]])
// Map {true => 7, Object {foo: 3} => ['abc']}

（3）Map转为对象
如果所有Map的键都是字符串，它可以转为对象

function strMapToObj(strMap) {
   let obj = Object.create(null);
   for (let [k,v] of strMap) {
      obj[k] = v;
   }
   return obj;
}
let myMap = new Map().set('yes', true).set('no', false);
strMapToObj(myMap)
// { yes: true, no: false }

（4）对象转为Map

function objToStrMap(obj) {
   let strMap = new Map();
   for (let k of Object.keys(obj)) {
      strMap.set(k, obj[k]);
   }
   return strMap;
}
objToStrMap({yes: true, no: false})
// [ [ 'yes', true ], [ 'no', false ] ]

（5）Map转为JS
Map转为JSON要区分两种情况。一种情况是，Map的键名都是字符串，这时可以选择转为对象JSON

function strMapToJson(strMap) {
   return JSON.stringify(strMapToObj(strMap));
}
let myMap = new Map().set('yes', true).set('no', false);
strMapToJson(myMap)
// '{"yes":true,"no":false}'

另一种情况是，Map的键名有非字符串，这时可以选择转为数组JSON。

function mapToArrayJson(map) {
   return JSON.stringify([...map]);
}
let myMap = new Map().set(true, 7).set({foo: 3}, ['abc']);
mapToArrayJson(myMap)
// '[[true,7],[{"foo":3},["abc"]]]'

（6）JSON转为Map
JSON转为Map，正常情况下，所有键名都是字符串

function jsonToStrMap(jsonStr) {
   return objToStrMap(JSON.parse(jsonStr));
}
jsonToStrMap('{"yes":true,"no":false}')
// Map {'yes' => true, 'no' => false}

但是，有一种特殊情况，整个JSON就是一个数组，且每个数组成员本身，又是一个有两个成员的数组。这时，它可以一一对应地转为Map。这往往是数组转为JSON的逆操作。

function jsonToMap(jsonStr) {
   return new Map(JSON.parse(jsonStr));
}
jsonToMap('[[true,7],[{"foo":3},["abc"]]]')
// Map {true => 7, Object {foo: 3} => ['abc']}

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），不接受其他类型的值作为键名，而且键名所指向的对象，不计入垃圾回收机制。

var map = new WeakMap()
map.set(1, 2)
// TypeError: 1 is not an object!
map.set(Symbol(), 2)
// TypeError: Invalid value used as weak map key

如果将 1 和 Symbol 作为WeakMap的键名，都会报错。
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。

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

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

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);

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

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。