JavaScript 中的深浅拷贝

工作中经常会遇到需要复制 JavaScript 数据的时候，遇到 bug 时实在令人头疼；面试中也经常会被问到如何实现一个数据的深浅拷贝，但是你对其中的原理清晰吗？一起来看一下吧！

一、为什么会有深浅拷贝

想要更加透彻的理解为什么 JavaScript 会有深浅拷贝，需要先了解下 JavaScript 的数据类型有哪些，一般分为基本类型（Number、String、Null、Undefined、Boolean、Symbol ）和引用类型（对象、数组、函数）。

基本类型是不可变的，任何方法都无法改变一个基本类型的值，也不可以给基本类型添加属性或者方法。但是可以为引用类型添加属性和方法，也可以删除其属性和方法。

基本类型和引用类型在内存中的存储方式也大不相同，基本类型保存在栈内存中，而引用类型保存在堆内存中。为什么要分两种保存方式呢？ 因为保存在栈内存的必须是大小固定的数据，引用类型的大小不固定，只能保存在堆内存中，但是我们可以把它的地址写在栈内存中以供我们访问。

说来这么多，我们来看个示例：

let num1 = 10;
let obj1 = {
    name: "hh"
}

let num2 = num1;
let obj2 = obj1;

num2 = 20;
obj2.name = "kk";

console.log(num1); // 10
console.log(obj1.name); // kk

执行完这段代码，内存空间里是这样的：

可以看到 obj1 和 obj2 都保存了一个指向该对象的指针，所有的操作都是对该引用的操作，所以对 obj2 的修改会影响 obj1。

小结：

之所以会出现深浅拷贝，是由于 JS 对基本类型和引用类型的处理不同。基本类型指的是简单的数据段，而引用类型指的是一个对象保存在堆内存中的地址，JS 不允许我们直接操作内存中的地址，也就是说不能操作对象的内存空间，所以，我们对对象的操作都只是在操作它的引用而已。

在复制时也是一样，如果我们复制一个基本类型的值时，会创建一个新值，并把它保存在新的变量的位置上。而如果我们复制一个引用类型时，同样会把变量中的值复制一份放到新的变量空间里，但此时复制的东西并不是对象本身，而是指向该对象的指针。所以我们复制引用类型后，两个变量其实指向同一个对象，所以改变其中的一个对象，会影响到另外一个。

二、深浅拷贝

1. 浅拷贝

浅拷贝只是复制基本类型的数据或者指向某个对象的指针，而不是复制对象本身，源对象和目标对象共享同一块内存；若对目标对象进行修改，存在源对象被篡改的可能。

我们来看下浅拷贝的实现：

/* sourceObj 表示源对象
 * 执行完函数，返回目标对象
*/
function shadowClone (sourceObj = {}) {
    let targetObj = Array.isArray(sourceObj) ? [] : {};
    let copy;
    for (var key in sourceObj) {
        copy = sourceObj[key];
        targetObj[key] = copy;
    }
    return targetObj;
}

// 定义 source
let sourceObj = {
    number: 1,
    string: 'source1',
    boolean: true,
    null: null,
    undefined: undefined,
    arr: [{name: 'arr1'}, 1],
    func: () => 'sourceFunc1',
    obj: {
        string: 'obj1',
        func: () => 'objFunc1'
    }
}

// 拷贝sourceObj
let copyObj = shadowClone(sourceObj);

// 修改 sourceObj
copyObj.number = 2;
copyObj.string = 'source2';
copyObj.boolean = false;
copyObj.arr[0].name = 'arr2';
copyObj.func = () => 'sourceFunc2';
copyObj.obj.string = 'obj2';
copyObj.obj.func = () => 'objFunc2';

// 执行
console.log(sourceObj);
/* {
    number: 1,
    string: 'source1',
    boolean: true,
    null: null,
    undefined: undefined,
    arr: [{name: 'arr2'}],
    func: () => 'sourceFunc1',
    obj: {
        func: () => 'objFunc2',
        string: 'obj2'
    }
}
*/

2. 深拷贝

深拷贝能够实现真正意义上的对象的拷贝，实现方法就是递归调用“浅拷贝”。深拷贝会创造一个一模一样的对象，其内容地址是自助分配的，拷贝结束之后，内存中的值是完全相同的，但是内存地址是不一样的，目标对象跟源对象不共享内存，修改任何一方的值，不会对另外一方造成影响。

/* sourceObj 表示源对象
 * 执行完函数，返回目标对象
*/
function deepClone (sourceObj = {}) {
    let targetObj = Array.isArray(sourceObj) ? [] : {};
    let copy;
    for (var key in sourceObj) {
        copy = sourceObj[key];
        if (typeof(copy) === 'object') {
            if (copy instanceof Object) {
                targetObj[key] = deepClone(copy);
            } else {
                targetObj[key] = copy;
            } 
        } else if (typeof(copy) === 'function') {
            targetObj[key] = eval(copy.toString());
        } else {
            targetObj[key] = copy;
        }
    }
    return targetObj;
}

// 定义 sourceObj
let sourceObj = {
    number: 1,
    string: 'source1',
    boolean: true,
    null: null,
    undefined: undefined,
    arr: [{name: 'arr1'}],
    func: () => 'sourceFunc1',
    obj: {
        string: 'obj1',
        func: () => 'objFunc1'
    }
}

// 拷贝sourceObj
let copyObj = deepClone(sourceObj);

// 修改 source
copyObj.number = 2;
copyObj.string = 'source2';
copyObj.boolean = false;
copyObj.arr[0].name = 'arr2';
copyObj.func = () => 'sourceFunc2';
copyObj.obj.string = 'obj2';
copyObj.obj.func = () => 'objFunc2';

// 执行
console.log(sourceObj);
/* {
    number: 1,
    string: 'source1',
    boolean: true,
    null: null,
    undefined: undefined,
    arr: [{name: 'arr1'}],
    func: () => 'sourceFunc1',
    obj: {
        func: () => 'objFunc1',
        string: 'obj1'
    }
}
*/

两个方法可以合并在一起：

/* deep 为 true 表示深复制，为 false 表示浅复制
 * sourceObj 表示源对象
 * 执行完函数，返回目标对象
*/ 
function clone (deep = true, sourceObj = {}) {
    let targetObj = Array.isArray(sourceObj) ? [] : {};
    let copy;
    for (var key in sourceObj) {
        copy = sourceObj[key];
        if (deep && typeof(copy) === 'object') {
            if (copy instanceof Object) {
                targetObj[key] = clone(deep, copy);
            } else {
                targetObj[key] = copy;
            } 
        } else if (deep && typeof(copy) === 'function') {
            targetObj[key] = eval(copy.toString());
        } else {
            targetObj[key] = copy;
        }
    }
    return targetObj;
}

三、使用技巧

1. concat()、slice()

（1）若拷贝数组是纯数据（不含对象），可以通过concat() 和 slice() 来实现深拷贝；

let a = [1, 2];
let b = [3, 4];
let copy = a.concat(b);
a[1] = 5;
b[1] = 6;
console.log(copy);
// [1, 2, 3, 4]

let a = [1, 2];
let copy = a.slice();
copy[0] = 3;
console.log(a);
// [1, 2]

---

（2）若拷贝数组中有对象，可以使用 concat() 和 slice() 方法来实现数组的浅拷贝。

let a = [1, {name: 'hh1'}];
let b = [2, {name: 'kk1'}];
let copy = a.concat(b);
copy[1].name = 'hh2';
copy[3].name = 'kk2';
console.log(copy);
// [1, {name: 'hh2'}, 2, {name: 'kk2'}]

无论 a[1].name 或者 b[1].name 改变，copy[1].name 的值都会改变。

let a = [1, {name: 'hh1'}];
let copy = a.slice();
copy[1].name = 'hh2';
console.log(a);
// [1, {name: 'hh2'}]

改变了 a[1].name 后，copy[1].name 的值也改变了。

---

2. Object.assign()、Object.create()

Object.assign()、Object.create() 都是一层（根级）深拷贝，之下的级别为浅拷贝。
（1） 若拷贝对象只有一级，可以通过 Object.assign()、Object.create() 来实现对象的深拷贝；

let sourceObj = {
    str: 'hh1',
    number: 10
}
let targetObj = Object.assign({}, sourceObj)
targetObj.str = 'hh2'
console.log(sourceObj);
// {str: 'hh1', number: 10}

let sourceObj = {
    str: 'hh1',
    number: 10
}
let targetObj = Object.create(sourceObj)
targetObj.str = 'hh2'
console.log(sourceObj);
// {str: 'hh1', number: 10}

---

（2） 若拷贝对象有多级， Object.assign()、Object.create() 实现的是对象的浅拷贝。

let sourceObj = {
    str: 'hh',
    number: 10,
    obj: {
        str: 'kk1'
    }
}
let targetObj = Object.assign({}, sourceObj)
targetObj.obj.str = 'kk2'
console.log(sourceObj);
// {
//     str: 'hh',
//     number: 10,
//     obj: {
//         str: 'kk2'
//     }
// }

let sourceObj = {
    str: 'hh',
    number: 10,
    obj: {
        str: 'kk1'
    }
}
let targetObj = Object.create(sourceObj)
targetObj.obj.str = 'kk2'
console.log(sourceObj);
// {
//     str: 'hh',
//     number: 10,
//     obj: {
//         str: 'kk2'
//     }
// }

修改了 targetObj.obj.str 的值之后，sourceObj.obj.str 的值也改变了。

3. 对象的解构

对象的解构同 Object.assign() 和 Object.create()，都是一层（根级）深拷贝，之下的级别为浅拷贝。

（1）若拷贝对象只有一层，可以通过对象的解构来实现深拷贝；

let sourceObj = {
    str: 'hh1',
    number: 10
}
let targetObj = {...sourceObj};
targetObj.str = 'hh2'
console.log(sourceObj);
// {str: 'hh1', number: 10}

---

（2）若拷贝对象有多层，通过对象的解构实现的是对象的浅拷贝。

let sourceObj = {
    str: 'hh',
    number: 10,
    obj: {
        str: 'kk1'
    }
}
let targetObj = {...sourceObj};
targetObj.obj.str = 'kk2'
console.log(sourceObj);
// {
//     str: 'hh',
//     number: 10,
//     obj: {
//         str: 'kk2'
//     }
// }

4. JSON.parse()

用 JSON.stringify() 把对象转成字符串，再用 JSON.parse() 把字符串转成新的对象，可以实现对象的深复制。

let source = ['hh', 1, [2, 3], {name: 'kk1'}];
let copy = JSON.parse(JSON.stringify(source));
copy[2][1] = 4;
copy[3].name = 'kk2';
console.log(source);
// ['hh', 1, [2, 3], {name: 'kk1'}]

可以看出，虽然改变了 copy[2].name 的值，但是 source[2].name 的值没有改变。

JSON.parse(JSON.stringify(obj)) 不仅能复制数组还可以复制对象，但是几个弊端：
1）它会抛弃对象的 constructor，深拷贝之后，不管这个对象原来的构造函数是什么，在深拷贝之后都会变成 Object；
2）这种方法能正确处理的对象只有 Number, String, Boolean, Array, 扁平对象，即那些能够被 json 直接表示的数据结构。RegExp 对象是无法通过这种方式深拷贝。
3）只有可以转成 JSON 格式的对象才可以这样用，像 function 没办法转成 JSON。

5. 可以使用的库

以下两种库都能实现深浅拷贝，有各自的使用方法。

jQuery

具体使用可以参考：官方文档

Lodash

具体使用可以参考：官方文档