刨析 JS 中的forEach、for in、for of三类循环原理和性能

大家好，我是林一一，这是一篇比较 JS 中三类循环的原理和性能的文章，希望能给你带来点帮助 😁

性能比较

for 循环和 while 循环的性能对比

let arr = new Array(999999).fill(1)

console.time('forTime')
for(let i = 0; i< arr.length; i++){}
console.timeEnd('forTime')

console.time('whileTime')
let i = 0
while(i< arr.length){
    i ++ 
}
console.timeEnd('whileTime')
/* 输出
* forTime: 4.864990234375 ms
* whileTime: 8.35107421875 ms
*/

• 使用 let 声明下的循环，由于 for 中块级作用域的影响，内存得到释放，运行的运行的速度会更快一些。
• 使用 var 声明时因为for while 的循环都不存在块级作用域的影响，两者运行的速度基本一致。

forEach(callback, thisArg) 循环数组

callback 函数每一轮循环都会执行一次，且还可以接收三个参数(currentValue, index, array)，index, array 也是可选的，thisArg(可选) 是回调函数的 this 指向。

• 遍历可枚举的属性

  let arr = new Array(999999).fill(1)
  console.time('forEachTime')
  arr.forEach(item =>{} )
  console.timeEnd('forEachTime')
  // forEachTime: 25.3291015625 ms

• 函数式编程的 forEach 性能消耗要更大一些。

思考：在 forEach 中使用 return 能中断循环吗？

[1,2,4,5].forEach((item, index) => {
    console.log(item, index)
    return
})
// 1 0
// 2 1
// 4 2
// 5 3

从上面看出 forEach 中使用 return 是不能跳出循环的。
那么如何中断 forEach 的循环、

• 可以使用 try catch
• 或使用其他循环来代替，比如 用 every 和some 替代 forEach，every 中内部返回 false是跳出，some 中内部是 true 时 跳出

模拟实现 forEach

Array.prototype.myForEach = function (callback, context) {
    let i = 0,
        than = this,
        len = this.length;
    context = context ? window : context;
    for (; i < len; i++) {
        typeof callback === 'function' ? callback.call(context, than[i], i, than) : null
    }
}

let arr = [0, 1, 5, 9]
arr.myForEach((item, index, arr) => {
    console.log(item, index, arr)
})

//0 0 (4) [0, 1, 5, 9]
// 1 1 (4) [0, 1, 5, 9]

结果准确无误。关于 this 指向或 call 的使用的可以看看 JS this 指向 和 call, apply, bind的模拟实现

for in 循环

for in 的循环性能循环很差。性能差的原因是因为：for in 会迭代对象原型链上一切 可以枚举的属性。

let arr = new Array(999999).fill(1)
console.time('forInTime')
for(let key in arr){}
console.timeEnd('forInTime')
// forInTime: 323.08984375 ms

• for in 循环主要用于对象

  let obj = {
    name: '林一一',
    age: 18,
    0: 'number0',
    1: 'number1',
    [Symbol('a')]: 10
  }
  
  Object.prototype.fn = function(){}
  
  for(let key in obj){
  //    if(!obj.hasOwnProperty(key)) break 阻止获取原型链上的公有属性 fn
    console.log(key)
  }
  /* 输出
   0
   1
   name
   age
   fn
  */

• (缺点) for in 循环主要遍历数字优先，由小到大遍历
• (缺点) for in 无法遍历 Symbol属性（不可枚举）。

• (缺点) for in 会将公有(prototype) 中可枚举的属性也遍历了。可以使用 hasOwnProperty来阻止遍历公有属性。

  思考

  1. 怎么获取 Symbol 属性

  使用 Object.getOwnPropertySymbols()，获取所有 Symbol 属性。

  let obj = {
    name: '林一一',
    age: 18,
    0: 'number0',
    1: 'number1',
    [Symbol('a')]:  10
  }
  
  Object.prototype.fn = function(){}
  
  let arr = Object.keys(obj).concat(Object.getOwnPropertySymbols(obj))
  console.log(arr)    //["0", "1", "name", "age", Symbol(a)]

for of 循环

let arr = new Array(999999).fill(1)
console.time('forOfTime')
for(const value of arr){}
console.timeEnd('forOfTime')
// forOfTime: 33.513916015625 ms

for of 循环的原理是按照是否有迭代器规范来循环的，所有带有 Symbol.iterator 的都是实现了迭代器规范，比如数组一部分类数组，Set,Map...，对象没有实现 Symbol.iterator 规范，所以不能使用for of循环。

• 使用 for of 循环，首先会先执行 Symbol.iterator 属性对应的函数且返回一个对象
• 对象内包含一个函数 next() 循环一次执行一次 next()，next() 中又返回一个对象

• 这个对象内包含两个值分别是 done：代表循环是否结束，true 代表结束；value：代表每次返回的值。

  // Symbol.iterator 内部机制如下
  let arr = [12, 23, 34]
  arr[Symbol.iterator] = function () {
    let self = this,
        index = 0;
    return {
        next() {
            if(index > self.length-1){
                return {
                    done: true,
                    value: undefined
                }
            }
            return {
                done: false,
                value: self[index++]
            }
        }
    }
  }

  思考，如何让普通的类数组可以使用 for of 循环

  类数组被需具备和数组类试的结果属性名从0, 1, 2...开始，且必须具备length 属性

  let obj = {
    0: 12,
    1: '林一一',
    2: 'age18',
    length: 3
  }
  // 
  obj[Symbol.iterator] = Array.prototype[Symbol.iterator]
  for (const value of obj) {
    console.log(value)   
  }

• 12
• 林一一

• age18
  */

  > 只需要给类数组对象添加`Symbol.iterator`接口规范就可以了。

(附加)将argument实参集合变成真正的数组

arguments 为什么不是数组？

• arguments 是类数组(其实是一个对象)属性从0开始排，依次为0，1，2... 最后还有 callee和length 属性，arguments 的 __proto__ 直接指向基类的 object，不具备数组的方法。

  方式一 使用 call()，[].slice/Array.prototype.slice()

  let array = [12, 23, 45, 65, 32]
  function fn(array){
    var args = [].slice.call(arguments)
    return args[0]
  }
  fn(array)   // [12, 23, 45, 65, 32]

  上面的 slice 结合 call 为什么可以在改变 this 后可以将 arguments 转化成数组？我们来模拟手写实现一下 slice，就知道里面的原理了

  Array.prototype.mySlice = function(startIndex=0, endIndex){
    let array = this    // 通过 this 获取调用的数组
    let thisArray = []
    endIndex === undefined ? (endIndex = array.length) : null
    for(let i = startIndex; i< endIndex; i++){      // 通过 `length` 属性遍历
        thisArray.push(array[i])
    }
    return thisArray
  }
  
  // 测试一下没有问题
  let arr = [1, 3, 5, 6, 7, 23]
  let a 
  a = arr.mySlice()   // [1, 3, 5, 6, 7, 23]
  a = arr.mySlice(2, 6)   // [5, 6, 7, 23]

  通过 this 获取调用 mySlice 的数组，再通过 length 属性遍历形成一个新的数组返回。所以改变this 指向 arguments 再通过 arguments.length 遍历返回一个新的数组，便实现了将类数组转化成数组了。

来思考一下字符串可以转化成数组吗？

let a = [].slice.call('stringToArray')
console.log(a)  // ["s", "t", "r", "i", "n", "g", "T", "o", "A", "r", "r", "a", "y"]

同样也是可以的，理由同上。至于字符串(值类型)为什么被 this 指定，可以来看看这篇文章 [面试 | call,apply,bind 的实现原理和面试题]()

方式二 使用 ES6 的扩展运算符 ...

function fn(array){
    var args = [...arguments]
    return args
}
fn(12, 23, 45, 65, 32)   // [12, 23, 45, 65, 32]

方式三 Array.from()

function fn(array){
    return Array.from(arguments)
}
fn(12, 23, 45, 65, 32)   // [12, 23, 45, 65, 32]