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深拷贝与浅拷贝的区别是什么?如何实现深拷贝?

夜晨

夜晨

发布时间:2025-09-03 13:12:02

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来源于php中文网

原创

深拷贝会递归复制对象所有嵌套属性,确保新旧对象完全独立,而浅拷贝仅复制引用,导致修改相互影响;常用深拷贝方法包括JSON.parse(JSON.stringify(obj))、递归函数处理循环引用和特殊对象,或使用Lodash的_.cloneDeep()及现代API structuredClone()。

深拷贝与浅拷贝的区别是什么?如何实现深拷贝?

浅拷贝仅仅是复制了对象或数组的引用,这意味着新旧变量指向的是内存中的同一块数据,当其中一个修改了内部的复杂类型(比如另一个对象或数组)时,另一个也会随之改变。而深拷贝则不然,它会递归地复制所有嵌套的属性,确保新旧对象在内存中拥有完全独立的存储空间,彼此互不影响。实现深拷贝,通常需要根据对象的结构,逐层、逐属性地进行复制,尤其要关注那些引用类型的数据。

解决方案

理解深拷贝与浅拷贝的核心在于它们对“引用”的处理方式。浅拷贝在遇到对象内部的引用类型属性时,只会复制这个引用本身,而不是引用所指向的实际数据。这就好比你复制了一个文件的快捷方式,而不是文件本身。你通过快捷方式修改了文件内容,原文件自然也变了。深拷贝则不同,它会深入到每一个引用类型属性的内部,将其指向的数据也完整地复制一份,直到所有数据都是原始类型(如数字、字符串、布尔值)为止。这就像你把整个文件都复制了一遍,新旧文件完全独立。

要实现深拷贝,在JavaScript中,最简单粗暴但也最常用的方法是利用

JSON.parse(JSON.stringify(obj))
。这种方法利用了JSON序列化和反序列化的过程,将对象转换为字符串再解析回来,从而切断了所有引用。但需要注意的是,这种方法有其局限性,比如无法处理函数、
undefined
Date
对象(会被转换为字符串)、
RegExp
对象,以及最关键的——循环引用。对于更复杂的情况,我们通常需要编写递归函数,或者借助成熟的第三方库。

浅拷贝的陷阱与潜在风险:为什么理解其行为至关重要?

说实话,我个人在开发中就遇到过好几次因为没搞清楚浅拷贝而引发的“血案”。最典型的场景就是当你从一个配置对象中取出一个子对象,然后直接修改它,结果发现原始的配置对象也跟着变了,这在调试时简直是灾难。

想象一下,你有一个用户设置对象,里面包含一个

theme
子对象,存储着颜色偏好等。如果你只是简单地通过
Object.assign()
或者展开运算符
{...userSettings}
来复制
userSettings
,那么
theme
这个属性其实只是复制了引用。当你尝试修改
copiedSettings.theme.primaryColor = 'blue'
时,原
userSettings.theme.primaryColor
也变成了
blue
。这种隐式修改往往发生在不经意间,尤其是在组件之间传递props,或者在状态管理中处理不可变数据时,如果使用了浅拷贝,就很容易导致数据污染,或者触发不必要的重新渲染。

这种行为模式,尤其在处理数组嵌套对象时,更让人头疼。比如一个包含多个商品对象的购物车数组,如果你浅拷贝了这个数组,然后修改了其中一个商品的某个属性,那么原始购物车数组里的那个商品也会被修改。这不仅影响了数据的纯洁性,也让程序的行为变得难以预测和维护。理解浅拷贝的本质,是避免这些潜在风险的第一步。

实现深拷贝的策略与考量:从简单到复杂

实现深拷贝,方法多种多样,选择哪种取决于你的具体需求和要处理的数据复杂性。

最简单直接的,正如前面提到的,是

JSON.parse(JSON.stringify(obj))
。它的优点是代码简洁,易于理解,对于只包含数字、字符串、布尔值、null以及普通对象和数组的纯数据对象,它工作得很好。但缺点也同样明显,它会丢失函数、
undefined
Symbol
BigInt
等类型,并且会将
Date
对象转换为ISO格式的字符串,
RegExp
对象会变成空对象。更重要的是,它无法处理循环引用,一旦对象内部存在相互引用的情况,它会直接抛出错误。我个人在处理一些简单的API响应数据时,会图方便用它,但只要数据结构稍微复杂一点,就得另寻他法了。

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JSON
方法不够用时,我们通常会考虑手写一个递归函数。这需要我们遍历对象的每一个属性,判断其类型。如果是原始类型,直接赋值;如果是对象或数组,则递归调用自身。这里有一个基本的JavaScript实现思路:

function deepClone(obj, hash = new WeakMap()) {
  if (obj === null || typeof obj !== 'object') {
    return obj;
  }

  // 处理循环引用
  if (hash.has(obj)) {
    return hash.get(obj);
  }

  let cloneObj;
  // 处理日期对象
  if (obj instanceof Date) {
    cloneObj = new Date(obj);
  } 
  // 处理正则表达式
  else if (obj instanceof RegExp) {
    cloneObj = new RegExp(obj);
  }
  // 处理Map、Set等其他特殊对象
  // else if (obj instanceof Map) { ... }
  // else if (obj instanceof Set) { ... }
  // ...
  else {
    cloneObj = Array.isArray(obj) ? [] : {};
  }

  hash.set(obj, cloneObj); // 存储已克隆的对象,防止循环引用

  for (let key in obj) {
    // 确保只复制对象自身的属性,不包括原型链上的
    if (Object.prototype.hasOwnProperty.call(obj, key)) {
      cloneObj[key] = deepClone(obj[key], hash);
    }
  }
  return cloneObj;
}

这个递归函数需要考虑很多细节,比如如何处理

Date
RegExp
Map
Set
等内置对象,以及如何优雅地处理原型链上的属性。最重要的是,它需要一个机制来处理循环引用,否则会陷入无限循环。上面代码中的
WeakMap
就是用来记录已经访问过的对象,避免重复克隆和处理循环引用的。

对于更健壮和全面的深拷贝,很多时候我们会选择使用成熟的第三方库,比如Lodash的

_.cloneDeep()
。这些库经过了大量的测试和优化,能够处理各种复杂的边缘情况,包括循环引用、特殊对象类型、不可枚举属性等,用起来省心省力。在生产环境中,如果不是对性能有极致要求且能精准控制数据结构,我个人更倾向于使用这样的库。

优化深拷贝性能与应对特殊场景:循环引用与特殊对象

深拷贝并非没有代价,尤其是在处理大型或深度嵌套的对象时,其性能开销是需要考虑的。

JSON.parse(JSON.stringify(obj))
虽然代码简洁,但其内部的序列化和反序列化过程本身就是耗时操作,对于超大对象,性能瓶颈会非常明显。手写递归函数虽然灵活,但如果实现不当,也可能效率低下。

循环引用是一个深拷贝的经典难题。当一个对象A引用了对象B,而对象B又引用了对象A时,就形成了循环引用。如果深拷贝函数没有处理机制,它会无限递归下去,最终导致栈溢出。前面提到的

WeakMap
Map
就是解决这个问题的有效方法:在克隆一个对象之前,先检查它是否已经被克隆过。如果已经克隆过,就直接返回之前克隆的副本,而不是再次递归。这就像给每个已经处理过的对象打上一个“已访问”的标记。

特殊对象的处理也是深拷贝的另一个难点。除了前面提到的

Date
RegExp
,还有
Map
Set
Promise
Error
对象,甚至自定义类的实例。一个通用的深拷贝函数需要针对这些类型进行专门的判断和处理。例如,对于
Map
Set
,需要遍历它们的成员并递归克隆;对于函数,通常是直接复制引用(因为函数是行为,而非数据,深拷贝函数本身意义不大);对于自定义类的实例,可能需要调用其构造函数并逐一复制属性,甚至考虑原型链上的属性。

值得一提的是,现代浏览器和Node.js环境中,已经有了

structuredClone()
这个API,它实现了结构化克隆算法,能够非常高效且正确地处理大部分复杂类型,包括循环引用、
Date
RegExp
Map
Set
ArrayBuffer
等。如果你的目标环境支持这个API,那无疑是实现深拷贝的最佳选择,它比手写递归函数更健壮,比
JSON
方法更全面,性能也通常更好。当然,对于一些老旧环境的兼容性考虑,手动实现或引入第三方库依然是必要的。

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