JavaScript `Map` 和 `WeakMap`详细解释

在 JavaScript 中，Map 和 WeakMap 都是用于存储键值对的数据结构，但它们有一些关键的不同之处。

Map

Map 是一种可以存储任意类型的键值对的集合。它保持了键值对的插入顺序，并且可以通过键快速查找对应的值。Map 提供了一些非常有用的方法和属性来操作这些数据对：

• set(key, value): 将一个键值对添加到 Map 中。如果键已经存在，则更新其对应的值。
• get(key): 获取指定键的值。如果键不存在，返回 undefined。
• has(key): 检查 Map 中是否存在指定的键。
• delete(key): 删除指定键及其对应的值。
• clear(): 清空 Map 中的所有键值对。
• size: 返回 Map 中键值对的数量。
• 迭代方法: Map 是可迭代的，你可以使用 forEach、for...of 和其他迭代方法遍历 Map。

示例

let map = new Map();
map.set('key1', 'value1');
map.set('key2', 'value2');

console.log(map.get('key1')); // 输出 'value1'
console.log(map.size); // 输出 2

WeakMap

WeakMap 是一种特殊的 Map，它的键是弱引用的。这意味着 WeakMap 中的键不会阻止垃圾回收。也就是说，如果 WeakMap 中的键没有其他引用，它们可以被垃圾回收机制回收，这对于避免内存泄漏非常有用。WeakMap 的一些特点包括：

• 键必须是对象: 你只能使用对象作为 WeakMap 的键，而不能使用基本类型（如数字、字符串）。
• 不支持迭代: 由于键是弱引用，WeakMap 不提供迭代功能，你不能使用 forEach、for...of 等来遍历 WeakMap。
• 没有 size 属性: 由于键的弱引用性质，WeakMap 没有 size 属性来返回键值对的数量。
• 只支持 set、get、has 和 delete 方法: 这些是操作 WeakMap 的唯一方法。

示例

let weakMap = new WeakMap();
let obj = {};

weakMap.set(obj, 'value');

console.log(weakMap.get(obj)); // 输出 'value'

obj = null; // 删除对 obj 的引用

// 由于 obj 的引用已被删除，WeakMap 中的条目可以被垃圾回收

总结

• Map 是标准的键值对集合，支持任意类型的键，且支持迭代。
• WeakMap 的键是弱引用，仅支持对象作为键，不支持迭代，主要用于避免内存泄漏。
• 实现 Map 和 WeakMap 的核心逻辑涉及哈希表和弱引用的处理。虽然 JavaScript 的原生实现是高度优化的，但下面是一些简化的示例代码，用来展示 Map 和 WeakMap 的基本实现原理。

Map 实现示例

class SimpleMap {
  constructor() {
    this._keys = [];
    this._values = [];
  }

  set(key, value) {
    // Check if key already exists
    const index = this._keys.indexOf(key);
    if (index !== -1) {
      // Update existing key's value
      this._values[index] = value;
    } else {
      // Add new key-value pair
      this._keys.push(key);
      this._values.push(value);
    }
  }

  get(key) {
    const index = this._keys.indexOf(key);
    if (index === -1) return undefined;
    return this._values[index];
  }

  has(key) {
    return this._keys.indexOf(key) !== -1;
  }

  delete(key) {
    const index = this._keys.indexOf(key);
    if (index === -1) return false;
    this._keys.splice(index, 1);
    this._values.splice(index, 1);
    return true;
  }

  clear() {
    this._keys = [];
    this._values = [];
  }

  get size() {
    return this._keys.length;
  }
}

// Usage
const map = new SimpleMap();
map.set('key1', 'value1');
console.log(map.get('key1')); // 'value1'
console.log(map.size); // 1
map.delete('key1');
console.log(map.size); // 0

WeakMap 实现示例

实现 WeakMap 的核心是处理弱引用，但 JavaScript 中的 WeakMap 使用内建的机制来管理内存。我们可以模拟 WeakMap 的行为，但请注意，这个实现没有实际的弱引用能力，只是为了展示概念。

class SimpleWeakMap {
  constructor() {
    this._map = new Map();
  }

  set(key, value) {
    if (typeof key !== 'object' || key === null) {
      throw new TypeError('WeakMap key must be an object');
    }
    this._map.set(key, value);
  }

  get(key) {
    if (typeof key !== 'object' || key === null) {
      return undefined;
    }
    return this._map.get(key);
  }

  has(key) {
    if (typeof key !== 'object' || key === null) {
      return false;
    }
    return this._map.has(key);
  }

  delete(key) {
    if (typeof key !== 'object' || key === null) {
      return false;
    }
    return this._map.delete(key);
  }
}

// Usage
const weakMap = new SimpleWeakMap();
const obj = {};
weakMap.set(obj, 'value');
console.log(weakMap.get(obj)); // 'value'

解释

• SimpleMap:

  • 使用两个数组 _keys 和 _values 分别存储键和值。
  • set 方法用于插入或更新键值对。
  • get 方法用于获取值。
  • has 方法用于检查键是否存在。
  • delete 方法用于删除键值对。
  • clear 方法用于清空所有键值对。
  • size 属性返回当前键值对的数量。

• SimpleWeakMap:

  • 使用 Map 来存储键值对，只允许对象作为键。
  • set、get、has 和 delete 方法分别用于操作键值对。
  • SimpleWeakMap 的实现中，弱引用的概念在实际应用中是通过垃圾回收机制处理的，示例中无法直接模拟。

这两个示例简化了真实实现，真实的 Map 和 WeakMap 实现会更复杂，包含许多优化和内存管理的细节。