在日常開(kāi)發(fā)中，深拷貝是一個(gè)常見(jiàn)需求，我們可以通過(guò) JSON 轉(zhuǎn)換、遞歸、 Lodash _.cloneDeep() 等方式實(shí)現(xiàn)。實(shí)際上，JavaScript 中提供了一個(gè)原生 API 來(lái)執(zhí)行對(duì)象的深拷貝：structuredClone。它可以通過(guò)結(jié)構(gòu)化克隆算法創(chuàng)建一個(gè)給定值的深拷貝，并且還可以傳輸原始值的可轉(zhuǎn)移對(duì)象。本文將深入探討 structuredClone() 函數(shù)的原理、使用方法及注意事項(xiàng)，以幫助開(kāi)發(fā)者更好地應(yīng)用現(xiàn)代 JavaScript 技術(shù)實(shí)現(xiàn)深拷貝。

基本使用

structuredClone() 的實(shí)用方式很簡(jiǎn)單，只需將原始對(duì)象傳遞給該函數(shù)，它將返回具有不同引用和對(duì)象屬性引用的深層副本·：

const originalObject = {
  name: "John",
  age: 30,
  address: {
    street: "123 Main St",
    city: "Anytown",
    state: "Anystate"
  },
  date: new Date(123),
  
}

const copied = structuredClone(originalObject);

這里 copied 的結(jié)果如下：

可以看到，這里不僅拷貝了對(duì)象，還拷貝了嵌套的對(duì)象和數(shù)組，甚至 Date 對(duì)象。structuredClone() 不僅可以做到這些，還可以：

• 拷貝無(wú)限嵌套的對(duì)象和數(shù)組；
• 拷貝循環(huán)引用；
• 拷貝各種 JavaScript 類(lèi)型，例如Date、Set、Map、Error、RegExp、ArrayBuffer, Blob、File、ImageData等；
• 拷貝同樣，所使用的結(jié)構(gòu)化克隆算法也structuredClone()不能克隆 DOM 元素。將 HTMLElement 對(duì)象傳遞給structuredClone()將導(dǎo)致如上所示的錯(cuò)誤。
• 任何可轉(zhuǎn)移的對(duì)象。

在 JavaScript 中，可轉(zhuǎn)移對(duì)象（Transferable Objects）是指 ArrayBuffer 和 MessagePort 等類(lèi)型的對(duì)象，它們可以在主線程和 Web Worker 線程之間相互傳遞，同時(shí)還可以實(shí)現(xiàn)零拷貝內(nèi)存共享，提高性能。這是由于可轉(zhuǎn)移對(duì)象具有兩個(gè)特點(diǎn)：

1. 可共享：可轉(zhuǎn)移對(duì)象本身沒(méi)有所有權(quán)，可以在多個(gè)線程之間共享，實(shí)現(xiàn)零拷貝內(nèi)存共享。
2. 可轉(zhuǎn)移：調(diào)用 Transferable API 時(shí)，可轉(zhuǎn)移對(duì)象會(huì)從發(fā)送方（發(fā)送線程）轉(zhuǎn)移到接收方（接收線程），不再存在于原始線程中，因此可以避免內(nèi)存拷貝和分配等開(kāi)銷(xiāo)。

要注意的是，使用可轉(zhuǎn)移對(duì)象時(shí)必須小心處理，因?yàn)橐坏?duì)象被轉(zhuǎn)移，原線程將不再擁有該對(duì)象的所有權(quán)，因此在發(fā)送線程中不能再訪問(wèn)該對(duì)象。此外，在接收線程中使用可轉(zhuǎn)移對(duì)象時(shí)，也需要根據(jù)需求進(jìn)行顯式釋放，否則可能會(huì)導(dǎo)致內(nèi)存泄漏和其他問(wèn)題。

例如，對(duì)于以下結(jié)構(gòu)，仍然可以使用structuredClone()進(jìn)行深拷貝：

const originalObject = {
  set: new Set([1, 3, 3]),
  map: new Map([[1, 2]]),
  regex: /foo/,
  deep: { array: [ new File(someBlobData, 'file.txt') ] },
  error: new Error('Hello!')
}
originalObject.circular = originalObject

const copied = structuredClone(originalObject)

當(dāng)對(duì)象中存在循環(huán)引用時(shí)，仍然可以通過(guò) structuredClone() 進(jìn)行深拷貝。

缺點(diǎn)

當(dāng)然，structuredClone() 也并不是完美的，下面就來(lái)看看有哪些 structuredClone() 不能拷貝的數(shù)據(jù)類(lèi)型。

函數(shù)或方法

當(dāng)拷貝函數(shù)時(shí)，就會(huì)拋出異常：

function func() {}

const funcClone = structuredClone(func);

輸出結(jié)果如下：

當(dāng)拷貝方法時(shí)，也會(huì)拋出異常：

const car = {
  make: 'BMW',
  move() {
    console.log('vroom');
  },
};

car.basedOn = car;

const cloned = structuredClone(car);

輸出結(jié)果如下：

DOM 節(jié)點(diǎn)

當(dāng)拷貝 DOM 節(jié)點(diǎn)時(shí)，也會(huì)拋出異常：

const input = document.querySelector('#text-field');

// ? Failed: HTMLInputElement object could not be cloned.
const clone = structuredClone(input);

屬性描述符、setter 和 getter

屬性描述符、setter 和 getter 以及類(lèi)似的元數(shù)據(jù)都不能被克隆。例如，對(duì)于 getter，結(jié)果值被克隆，但 getter 函數(shù)本身沒(méi)有被克?。ɑ蛉魏纹渌麑傩栽獢?shù)據(jù)）：

structuredClone({ get foo() { return 'bar' } })

輸出結(jié)果如下：

{ foo: 'bar' }

對(duì)象原型

原型鏈不能被遍歷或拷貝。所以如果克隆一個(gè)實(shí)例 MyClass，克隆的對(duì)象將不再是這個(gè)類(lèi)的一個(gè)實(shí)例（但是這個(gè)類(lèi)的所有有效屬性都將被拷貝）

class MyClass { 
  foo = 'bar' 
  myMethod() { /* ... */ }
}
const myClass = new MyClass()

const cloned = structuredClone(myClass)
// { foo: 'bar' }

cloned instanceof myClass // false

支持拷貝的類(lèi)型

structuredClone() 支持拷貝的類(lèi)型如下：

JS 內(nèi)置對(duì)象

Array（數(shù)組）、ArrayBuffer（數(shù)據(jù)緩沖區(qū)）、Boolean（布爾類(lèi)型）、DataView（數(shù)據(jù)視圖）、Date（日期類(lèi)型）、Error（錯(cuò)誤類(lèi)型，包括下面列出的具體類(lèi)型）、Map（映射類(lèi)型）、Object （僅指純對(duì)象，如從對(duì)象字面量中創(chuàng)建的對(duì)象）、原始類(lèi)型（除symbol外，即 number、string、null、undefined、boolean、BigInt）、RegExp（正則表達(dá)式）、Set（集合類(lèi)型）、TypedArray（類(lèi)型化數(shù)組）。

Error 類(lèi)型

Error、EvalError、RangeError、ReferenceError、SyntaxError、TypeError、URIError。

Web/API 類(lèi)型

AudioData、Blob、CryptoKey、DOMException、DOMMatrix、DOMMatrixReadOnly、DOMPoint、DomQuad、DomRect、File、FileList、FileSystemDirectoryHandle、FileSystemFileHandle、FileSystemHandle、ImageBitmap、ImageData、RTCCertificate、VideoFrame。

瀏覽器支持

目前主流瀏覽器都支持 structuredClone API：

為什么不用 JSON.parse(JSON.stringify(x))？

我們平時(shí)可能會(huì)通過(guò) JSON.parse(JSON.stringify(x)) 來(lái)進(jìn)行深拷貝，那它有什么缺點(diǎn)呢？

來(lái)看下面的例子：

const originalObject = {
  title: "hello",
  date: new Date(123),
  attendees: ["Steve"]
}

const copied = JSON.parse(JSON.stringify(originalObject))

通過(guò)這種方式，得到的 copied 值如下：

{
    title: "hello",
    date: "1970-01-01T00:00:00.123Z",
    attendees: [
        "Steve"
    ]
}

可以看到，這里的 date 并不是我們想要的 Date 對(duì)象，而是一個(gè)字符串。發(fā)生這種情況就是因?yàn)?nbsp;JSON.stringify 只能處理基本對(duì)象、數(shù)組和基本類(lèi)型，而其他類(lèi)型的值在轉(zhuǎn)換之后都可能出現(xiàn)出乎意料的結(jié)果，例如 Date 會(huì)轉(zhuǎn)化為字符串， Set 會(huì)轉(zhuǎn)化為 {}。JSON.stringify甚至完全忽略某些內(nèi)容，比如undefined或函數(shù)。

例如：

const originalObject = {
  set: new Set([1, 3, 3]),
  map: new Map([[1, 2]]),
  regex: /foo/,
  deep: { array: [ new File(someBlobData, 'file.txt') ] },
  error: new Error('Hello!')
}

const copied = JSON.parse(JSON.stringify(originalObject))

這里得到的 copied 值如下：

{
  set: {},
  map: {},
  regex: {},
  deep": {
    array: [
      {}
    ]
  },
  error: {},
}

除此之外，JSON.parse(JSON.stringify(x)) 無(wú)法對(duì)包含循環(huán)引用的對(duì)象進(jìn)行深克隆：

const originalObject = {
  set: new Set([1, 3, 3]),
  map: new Map([[1, 2]]),
  regex: /foo/,
  error: new Error('Hello!')
}
originalObject.circular = originalObject

const copied = JSON.parse(JSON.stringify(originalObject))

當(dāng)執(zhí)行上述代碼時(shí)，就會(huì)報(bào)錯(cuò)：

所以，如果對(duì)象沒(méi)有上面說(shuō)的這些情況，使用 JSON.parse(JSON.stringify(x)) 進(jìn)行深克隆是完全沒(méi)有問(wèn)題的。如果有，就可以使用 structuredClone() 來(lái)進(jìn)行深拷貝。

參考：

• https://www.builder.io/blog/structured-clone
• https://codingbeautydev.com/blog/javascript-structuredclone/