JavaScript 数据结构与算法之美 - 栈内存与堆内存 、浅拷贝与深拷贝
前言
想写好前端，先练好内功。
栈内存与堆内存 、浅拷贝与深拷贝，可以说是前端程序员的内功，要知其然，知其所以然。
笔者写的 JavaScript 数据结构与算法之美 系列用的语言是 JavaScript ，旨在入门数据结构与算法和方便以后复习。
栈
定义
后进者先出，先进者后出，简称 后进先出（LIFO），这就是典型的
栈结构。新添加的或待删除的元素都保存在栈的末尾，称作
栈顶，另一端就叫栈底。在栈里，新元素都靠近栈顶，旧元素都接近栈底。
从栈的操作特性来看，是一种
操作受限的线性表，只允许在一端插入和删除数据。不包含任何元素的栈称为
空栈。
栈也被用在编程语言的编译器和内存中保存变量、方法调用等，比如函数的调用栈。
堆
定义
堆数据结构是一种树状结构。它的存取数据的方式，与书架与书非常相似。我们不关心书的放置顺序是怎样的，只需知道书的名字就可以取出我们想要的书了。好比在 JSON 格式的数据中，我们存储的 key-value 是可以无序的，只要知道 key，就能取出这个 key 对应的 value。
堆与栈比较
堆是动态分配内存，内存大小不一，也不会自动释放。
栈是自动分配相对固定大小的内存空间，并由系统自动释放。
栈，线性结构，后进先出，便于管理。
堆，一个混沌，杂乱无章，方便存储和开辟内存空间。
栈内存与堆内存
JavaScript 中的变量分为基本类型和引用类型。
基本类型是保存在栈内存中的简单数据段，它们的值都有固定的大小，保存在栈空间，通过按值访问，并由系统自动分配和自动释放。这样带来的好处就是，内存可以及时得到回收，相对于堆来说，更加容易管理内存空间。JavaScript 中的
Boolean、Null、Undefined、Number、String、Symbol都是基本类型。引用类型（如对象、数组、函数等）是保存在堆内存中的对象，值大小不固定，栈内存中存放的该对象的访问地址指向堆内存中的对象，JavaScript 不允许直接访问堆内存中的位置，因此操作对象时，实际操作对象的引用。JavaScript 中的
Object、Array、Function、RegExp、Date是引用类型。
结合实例说明
let a1 = 0; // 栈内存
let a2 = "this is string" // 栈内存
let a3 = null; // 栈内存
let b = { x: 10 }; // 变量 b 存在于栈中，{ x: 10 } 作为对象存在于堆中
let c = [1, 2, 3]; // 变量 c 存在于栈中，[1, 2, 3] 作为对象存在于堆中
当我们要访问堆内存中的引用数据类型时
从栈中获取该对象的地址引用
再从堆内存中取得我们需要的数据
基本类型发生复制
let a = 20;
let b = a;
b = 30;
console.log(a); // 20
在栈内存中的数据发生复制行为时，系统会自动为新的变量分配一个新值，最后这些变量都是 相互独立，互不影响的。
引用类型发生复制
let a = { x: 10, y: 20 }
let b = a;
b.x = 5;
console.log(a.x); // 5
引用类型的复制，同样为新的变量 b 分配一个新的值，保存在栈内存中，不同的是，这个值仅仅是引用类型的一个地址指针。
他们两个指向同一个值，也就是地址指针相同，在堆内存中访问到的具体对象实际上是同一个。
因此改变 b.x 时，a.x 也发生了变化，这就是引用类型的特性。
结合下图理解
总结
| 栈内存 | 堆内存 |
|---|---|
| 存储基础数据类型 | 存储引用数据类型 |
| 按值访问 | 按引用访问 |
| 存储的值大小固定 | 存储的值大小不定，可动态调整 |
| 由系统自动分配内存空间 | 由代码进行指定分配 |
| 空间小，运行效率高 | 空间大，运行效率相对较低 |
| 先进后出，后进先出 | 无序存储，可根据引用直接获取 |
浅拷贝与深拷贝
上面讲的引用类型的复制就是浅拷贝，复制得到的访问地址都指向同一个内存空间。所以修改了其中一个的值，另外一个也跟着改变了。
深拷贝：复制得到的访问地址指向不同的内存空间，互不相干。所以修改其中一个值，另外一个不会改变。
平时使用数组复制时，我们大多数会使用 =，这只是浅拷贝，存在很多问题。比如：
let arr = [1,2,3,4,5];
let arr2 = arr;
console.log(arr) //[1, 2, 3, 4, 5]
console.log(arr2) //[1, 2, 3, 4, 5]
arr[0] = 6;
console.log(arr) //[6, 2, 3, 4, 5]
console.log(arr2) //[6, 2, 3, 4, 5]
arr2[4] = 7;
console.log(arr) //[6, 2, 3, 4, 7]
console.log(arr2) //[6, 2, 3, 4, 7]
很明显，浅拷贝下，拷贝和被拷贝的数组会相互受到影响。
所以，必须要有一种不受影响的方法，那就是深拷贝。
深拷贝的的复制过程
let a = { x: 10, y: 20 }
let b = JSON.parse(JSON.stringify(a));
b.x = 5;
console.log(a.x); // 10
console.log(b.x); // 5
数组
一、for 循环
//for 循环 copy
function copy(arr) {
let cArr = []
for(let i = 0; i < arr.length; i++){
cArr.push(arr[i])
}
return cArr;
}
let arr3 = [1,2,3,4];
let arr4 = copy(arr3) //[1,2,3,4]
console.log(arr4) //[1,2,3,4]
arr3[0] = 5;
console.log(arr3) //[5,2,3,4]
console.log(arr4) //[1,2,3,4]
二、slice 方法
//slice实现深拷贝
let arr5 = [1,2,3,4];
let arr6 = arr5.slice(0);
arr5[0] = 5;
console.log(arr5); //[5,2,3,4]
console.log(arr6); //[1,2,3,4]
三、concat 方法
//concat实现深拷贝
let arr7 = [1,2,3,4];
let arr8 = arr7.concat();
arr7[0] = 5;
console.log(arr7); //[5,2,3,4]
console.log(arr8); //[1,2,3,4]
四、es6 扩展运算
//es6 扩展运算实现深拷贝
let arr9 = [1,2,3,4];
let [...arr10] = arr9;
arr9[0] = 5;
console.log(arr9) //[5,2,3,4]
console.log(arr10) //[1,2,3,4]
五、JSON.parse 与 JSON.stringify
let arr9 = [1,2,3,4];
let arr10 = JSON.parse(JSON.stringify(arr9))
arr9[0] = 5;
console.log(arr9) //[5,2,3,4]
console.log(arr10) //[1,2,3,4]
注意：该方法在数据量比较大时，会有性能问题。
对象
一、对象的循环
// 循环 copy 对象
let obj = {
id:'0',
name:'king',
sex:'man'
}
let obj2 = copy2(obj)
function copy2(obj) {
let cObj = {};
for(var key in obj){
cObj[key] = obj[key]
}
return cObj
}
obj2.name = "king2"
console.log(obj) // {id: "0", name: "king", sex: "man"}
console.log(obj2) // {id: "0", name: "king2", sex: "man"}
二、JSON.parse 与 JSON.stringify
var obj1 = {
x: 1,
y: {
m: 1
},
a:undefined,
b:function(a,b){
return a+b
},
c:Symbol("foo")
};
var obj2 = JSON.parse(JSON.stringify(obj1));
console.log(obj1) //{x: 1, y: {m: 1}, a: undefined, b: ƒ, c: Symbol(foo)}
console.log(obj2) //{x: 1, y: {m: 1}}
obj2.y.m = 2; //修改obj2.y.m
console.log(obj1) //{x: 1, y: {m: 1}, a: undefined, b: ƒ, c: Symbol(foo)}
console.log(obj2) //{x: 1, y: {m: 2}}
可实现多维对象的深拷贝。
注意：进行JSON.stringify() 序列化的过程中，undefined、任意的函数以及 symbol 值，在序列化过程中会被忽略（出现在非数组对象的属性值中时）或者被转换成 null（出现在数组中时）。
三、es6 扩展运算
let obj = {
id:'0',
name:'king',
sex:'man'
}
let {...obj4} = obj
obj4.name = "king4"
console.log(obj) //{id: "0", name: "king", sex: "man"}
console.log(obj4) //{id: "0", name: "king4", sex: "man"}
四、Object.assign()
Object.assign() 只能实现一维对象的深拷贝。
var obj1 = {x: 1, y: 2}, obj2 = Object.assign({}, obj1);
console.log(obj1) // {x: 1, y: 2}
console.log(obj2) // {x: 1, y: 2}
obj2.x = 2; // 修改 obj2.x
console.log(obj1) // {x: 1, y: 2}
console.log(obj2) // {x: 2, y: 2}
var obj1 = {
x: 1,
y: {
m: 1
}
};
var obj2 = Object.assign({}, obj1);
console.log(obj1) // {x: 1, y: {m: 1}}
console.log(obj2) // {x: 1, y: {m: 1}}
obj2.y.m = 2; // 修改 obj2.y.m
console.log(obj1) // {x: 1, y: {m: 2}}
console.log(obj2) // {x: 2, y: {m: 2}}
通用深拷贝方法
简单版
let clone = function (v) {
let o = v.constructor === Array ? [] : {};
for(var i in v){
o[i] = typeof v[i] === "object" ? clone(v[i]) : v[i];
}
return o;
}
// 测试
let obj = {
id:'0',
name:'king',
sex:'man'
}
let obj2 = clone(obj)
obj2.name = "king2"
console.log(obj) // {id: "0", name: "king", sex: "man"}
console.log(obj2) // {id: "0", name: "king2", sex: "man"}
let arr3 = [1,2,3,4];
let arr4 = clone(arr3) // [1,2,3,4]
arr3[0] = 5;
console.log(arr3) // [5,2,3,4]
console.log(arr4) // [1,2,3,4]
但上面的深拷贝方法遇到循环引用，会陷入一个循环的递归过程，从而导致爆栈，所以要避免。
let obj1 = {
x: 1,
y: 2
};
obj1.z = obj1;
let obj2 = clone(obj1);
console.log(obj2)
结果如下：
总结：深刻理解 javascript 的深浅拷贝，可以灵活的运用数组与对象，并且可以避免很多 bug。
文章输出计划
JavaScript 数据结构与算法之美 的系列文章，坚持 3 - 7 天左右更新一篇，暂定计划如下表。
| 标题 | 链接 |
|---|---|
| 时间和空间复杂度 | https://github.com/biaochenxuying/blog/issues/29 |
| 线性表（数组、链表、栈、队列） | https://github.com/biaochenxuying/blog/issues/34 |
| 实现一个前端路由，如何实现浏览器的前进与后退 ？ | https://github.com/biaochenxuying/blog/issues/30 |
| 栈内存与堆内存 、浅拷贝与深拷贝 | https://github.com/biaochenxuying/blog/issues/35 |
| 非线性表（树、堆） | 精彩待续 |
| 递归 | 精彩待续 |
| 冒泡排序 | 精彩待续 |
| 插入排序 | 精彩待续 |
| 选择排序 | 精彩待续 |
| 归并排序 | 精彩待续 |
| 快速排序 | 精彩待续 |
| 计数排序 | 精彩待续 |
| 基数排序 | 精彩待续 |
| 桶排序 | 精彩待续 |
| 希尔排序 | 精彩待续 |
| 堆排序 | 精彩待续 |
| 十大经典排序汇总 | 精彩待续 |
如果有错误或者不严谨的地方，请务必给予指正，十分感谢。
如果想获取文章中的外部链接，请点击原文阅读。
参考文章：
JavaScript栈内存和堆内存
JavaScript实现浅拷贝与深拷贝的方法分析
浅拷贝与深拷贝（JavaScript）
往期精文
1. JavaScript 数据结构与算法之美 - 线性表 (数组、栈、队列、链表)
2. 分享高效使用 Chrome 浏览器调试前端代码的技巧
3. 7 个有用的 Vue 开发技巧