Map与Set去重存储应用解析

哈喽！今天心血来潮给大家带来了《JavaScript中Map与Set的去重与存储应用》，想必大家应该对文章都不陌生吧，那么阅读本文就都不会很困难，以下内容主要涉及到，若是你正在学习文章，千万别错过这篇文章~希望能帮助到你！

答案是Map和Set在处理非字符串键、对象引用唯一性及大数据量去重时具有显著优势。它们支持任意类型键（Map）或元素（Set），基于引用比较实现高效去重（Set）和复杂关联存储（Map），内部采用哈希结构使查找、插入、删除操作平均时间复杂度为O(1)，远优于数组遍历的O(n)。尤其在大规模数据去重或需以对象为键的场景中，性能优势明显；而传统Object仅支持字符串/Symbol键且存在原型链干扰，Array去重效率低下。实际开发中，应根据唯一性需求、键类型、顺序要求、序列化需要及内存管理来选择：Set适用于唯一值集合去重，Map适合复杂键的快速关联查询，Object用于结构化数据与JSON序列化，Array则适用于有序列表和索引访问。

在我看来，JavaScript中的Map和Set为我们处理数据去重和复杂关联存储提供了远比传统对象（Object）和数组（Array）更强大、更灵活，并且在很多场景下性能更优的工具。它们的核心优势在于能够以任意类型的值作为键（Map）或元素（Set），并且内部实现通常优化了查找和插入的效率，尤其是在处理非字符串键或需要严格去重时，简直是开发利器。

解决方案

要利用Map和Set实现数据去重和关联存储，我们首先要理解它们各自的设计哲学和使用场景。

数据去重：Set的优雅之道

Set是一个存储唯一值的集合。这意味着当你尝试向Set中添加一个已经存在的值时，它会被忽略，而不会抛出错误或改变集合。这让它成为去重操作的天然选择。

对于基本数据类型（字符串、数字、布尔值、undefined、null），Set的去重是值比较。而对于对象，Set则是通过引用比较来判断唯一性。

// 示例1: 基本数据类型去重
const numbers = [1, 2, 3, 2, 1, 4, 5, 4];
const uniqueNumbers = [...new Set(numbers)]; // [1, 2, 3, 4, 5]
console.log(uniqueNumbers);

// 示例2: 对象去重（按引用）
const obj1 = { id: 1, name: 'A' };
const obj2 = { id: 2, name: 'B' };
const obj3 = { id: 1, name: 'A' }; // 看起来和obj1一样，但引用不同
const obj4 = obj1; // 与obj1引用相同

const objectSet = new Set();
objectSet.add(obj1);
objectSet.add(obj2);
objectSet.add(obj3); // 会被添加，因为引用不同
objectSet.add(obj4); // 不会被添加，因为引用与obj1相同

console.log([...objectSet]);
// 结果会是 [ { id: 1, name: 'A' }, { id: 2, name: 'B' }, { id: 1, name: 'A' } ]
// 因为obj1, obj2, obj3是三个不同的对象引用

如果你想对对象进行“内容去重”而不是“引用去重”，那通常需要一点额外的处理，比如将对象序列化为字符串后再放入Set，或者自己实现一个哈希函数，但这就不那么Set原生了，有时候会引入一些复杂性，比如序列化后的字符串可能无法反序列化回原始对象，或者失去类型信息。

关联存储：Map的强大之处

Map是一个键值对的集合，与Object类似，但Map的键可以是任意数据类型（对象、函数、甚至另一个Map或Set），而Object的键最终会被强制转换为字符串或Symbol。此外，Map会保持键值对的插入顺序，这在某些场景下非常有用。

// 示例1: 使用对象作为键
const user1 = { id: 1, name: 'Alice' };
const user2 = { id: 2, name: 'Bob' };
const user3 = { id: 3, name: 'Charlie' };

const userRoles = new Map();
userRoles.set(user1, 'Admin');
userRoles.set(user2, 'Editor');
userRoles.set(user3, 'Viewer');

console.log(userRoles.get(user1)); // 'Admin'

// 尝试用一个内容相同但引用不同的对象作为键
const user1_copy = { id: 1, name: 'Alice' };
console.log(userRoles.get(user1_copy)); // undefined，因为引用不同

// 示例2: 存储DOM元素关联数据
const myDiv = document.createElement('div');
const myMap = new Map();
myMap.set(myDiv, { dataId: 'widget-123', config: { theme: 'dark' } });

// 之后可以轻松通过DOM元素获取其关联数据
console.log(myMap.get(myDiv)); // { dataId: 'widget-123', config: { theme: 'dark' } }

Map的这种特性，让它在需要将数据与非字符串标识符（比如DOM节点、类实例、甚至函数）关联起来时，显得异常强大和简洁。我个人在处理前端组件的内部状态管理，或者需要给某些原生DOM元素附加额外数据时，就特别喜欢用Map，它能避免污染DOM元素本身，也避免了全局变量的尴尬。

JavaScript中，Map和Set在处理非字符串键或复杂数据结构时，究竟有哪些独特优势？

说实话，当我第一次深入了解Map和Set的时候，我最大的感触就是它们终于解决了JavaScript中长期以来处理复杂键和唯一性问题的一些痛点。最显著的优势，无疑是它们对非字符串键和引用语义的支持。

首先，Map允许我们使用任何JavaScript值作为键。这与Object形成了鲜明对比，因为Object的键最终都会被强制转换为字符串（或者Symbol，但Symbol的使用场景相对有限）。试想一下，如果你想把一个DOM元素、一个对象实例或者一个函数作为键来存储一些数据，用Object几乎是不可能直接做到的，你不得不发明一些字符串ID或者序列化机制，这不仅麻烦，还容易出错，并且可能破坏原始对象的引用关系。Map则直接解决了这个问题，它通过内部的哈希表机制，能够直接将这些复杂的对象作为键进行存储和查找，并且是基于引用的比较。这意味着{a:1}和{a:1}作为两个不同的对象实例，在Map中可以作为两个独立的键存在，这在处理配置、缓存或者状态管理时，提供了前所未有的灵活性和精确性。

其次，Set和Map在判断元素或键的唯一性时，对于对象类型，采用的是引用相等性。这和我们日常编程中对“同一个对象”的理解是吻合的。比如，当你有一个对象数组，你想要找出其中所有不同的对象实例，Set能轻而易举地做到。而如果用传统数组去重，你可能需要遍历并进行深度比较，那复杂度可就上去了。当然，这也有两面性，如果你想要的是“内容相同”的对象去重，那么Set的引用比较就不够了，你可能需要自己动手，比如先将对象规范化或者序列化成字符串再放入Set。但这本身也说明了Set设计的初衷，就是为了处理这种“实例唯一性”的需求。

再者，Map和Set都保证了元素的插入顺序。这对于很多需要维持数据顺序的场景来说，是一个非常实用的特性。虽然ES2015之后，Object的属性遍历顺序也有了更明确的规范（非整数键按插入顺序），但Map和Set从设计之初就明确保证了这一点，并且在所有键类型上都保持一致，这使得它们在需要有序迭代时更加可靠。我个人在构建一些配置面板或者需要按照用户操作顺序展示数据的组件时，就经常依赖Map的这个特性。

总的来说，Map和Set的独特优势在于它们对JavaScript数据模型更深层次的理解和支持，它们能够以更自然、更高效的方式处理那些传统Object和Array力所不能及的场景，尤其是涉及到复杂数据类型作为标识符或者需要严格控制唯一性时。

Map和Set与传统对象和数组相比，在性能上体现出怎样的差异，尤其是在大数据量场景下？

说到性能，这玩意儿其实挺有意思的，很多时候我们写代码不会第一时间考虑极致性能，但一旦数据量上来，或者操作频率变高，这些细节就变得至关重要了。Map和Set在设计上，就是为了优化某些特定操作的性能，尤其是查找、插入和删除。

从理论上的时间复杂度（也就是我们常说的Big O表示法）来看：

• Map和Set的查找（get/has）、插入（set/add）和删除（delete）操作，平均时间复杂度都是O(1)。这意味着无论你的Map或Set里有多少个元素，理论上这些操作所需的时间是恒定的。这得益于它们通常基于哈希表（或类似结构）的内部实现。
• Object的属性访问和修改，平均时间复杂度也是O(1)，前提是键是字符串或Symbol。
• Array的查找（如indexOf、includes）或删除（需要遍历查找再splice）操作，时间复杂度是O(n)。这意味着随着数组长度n的增加，操作所需的时间会线性增长。

在大数据量场景下，这种差异就非常明显了。

想象一下，你有一个包含成千上万个元素的数组，需要进行去重操作：

• 如果你用Array的filter结合indexOf或includes来去重，每次indexOf或includes都需要遍历部分甚至整个数组，总的复杂度会是O(n^2)，这在数据量大的时候简直是灾难。
• 但如果你用Set，只需要遍历一次数组，将所有元素添加到Set中，每次add操作都是O(1)，总复杂度就是O(n)。这个性能提升是巨大的。

再比如，你需要根据一个对象实例来快速查找其关联的数据：

• 如果你用Array存储键值对，每次查找都得遍历数组，复杂度O(n)。
• 如果你用Object，那你就不能直接用对象实例作键，你得想办法生成一个唯一的字符串ID，然后用这个ID去查找。这增加了额外的复杂性和潜在的冲突风险。
• 但如果用Map，直接把对象实例作键，get操作就是O(1)。

具体来说，性能差异体现在：

1. 去重效率： Set在去重方面几乎是无敌的。无论是基本类型还是对象引用，它都能以极高的效率完成。对于大数据集，Set的性能远超任何基于数组遍历的去重方法。
2. 键值对查找与管理： Map在处理复杂键（非字符串）时的查找效率是Object无法比拟的，因为Object根本不支持这种键。即使是字符串键，在某些JavaScript引擎的优化下，Map在大量增删改查操作时，也可能比Object表现出更好的稳定性或略微的性能优势，因为它没有Object原型链查找的开销，并且其内部结构更专注于键值对操作。
3. 内存占用： 虽然Map和Set通常比纯粹的数组或对象有稍微大一点的内存开销（因为需要维护哈希表结构），但在大多数实际应用中，这种开销是微不足道的，而且它们的性能优势往往能弥补这一点。而且，WeakMap和WeakSet甚至提供了弱引用机制，可以避免内存泄漏，这是Object无法提供的。

总结一下，在需要频繁进行查找、插入、删除，或者处理唯一性，特别是涉及到非字符串键或大数据量时，Map和Set的性能优势是压倒性的。它们是现代JavaScript中处理这些问题的首选工具。

在实际开发中，如何根据具体场景选择Map、Set、对象或数组来优化数据处理逻辑？

选择合适的数据结构，就像裁缝选布料，得看你最终想做什么样的衣服。在JavaScript里，Map、Set、Object和Array各有千秋，没有绝对的“最好”，只有“最适合”。我个人在做选择时，通常会从以下几个维度去考虑：

1. 数据的唯一性需求？

   • 需要严格的唯一值集合？ 并且只关心“有没有”某个值，不关心它的额外属性？那毫无疑问是Set。比如，一个用户访问过的页面ID列表，一个已处理过的任务ID集合，或者一个黑名单中的IP地址。new Set(arr)这种简洁的去重方式，在很多场景下都非常高效。
   • 不需要唯一性，或者唯一性通过其他方式保证？ 那Array或Object可能更合适。

2. 键的类型和查找方式？

   • 键是任意类型（对象、DOM元素、函数等）？ 并且需要通过这个键来快速查找对应的值？那必须是Map。这是Map最核心的优势。例如，给每个DOM节点存储其对应的组件实例，或者根据一个复杂的配置对象来查找缓存结果。
   • 键总是字符串或Symbol？ 并且你希望通过点语法（obj.key）或者方括号语法（obj['key']）来访问？那Object通常是更直观和简洁的选择。它更适合表示结构化的数据记录，比如用户资料{name: 'Alice', age: 30}。
   • 只需要通过索引来访问元素？ 那Array是你的朋友。比如一个用户列表，你可能需要根据用户在列表中的位置来获取信息。

3. 数据是否需要保持插入顺序？

   • 键值对的插入顺序很重要？ 比如你需要按照添加的先后顺序遍历配置项，那Map是可靠的选择。
   • 元素的插入顺序很重要？ 比如一个日志列表，或者一个任务队列，那Array是首选。
   • 顺序不重要？ Object（在某些旧环境或特定操作下）或者Set（虽然它也保持顺序，但如果你的核心需求不是唯一性，可能不是最佳选择）都可以。

4. 数据是否需要被JSON序列化？

   • 需要方便地转换为JSON字符串进行传输或存储？ 那Object和Array是天生就支持的。Map和Set不能直接被JSON.stringify序列化，你需要手动转换（比如JSON.stringify(Array.from(myMap))）。
   • 不需要序列化，或者只在内存中操作？ Map和Set就没这个问题。

5. 内存管理和生命周期？

   • 键是对象，并且希望当键对象不再被引用时，其在集合中的条目也能被垃圾回收？ 那WeakMap和WeakSet是专门为此设计的。这对于避免内存泄漏，尤其是在处理DOM元素或大型对象缓存时非常有用。普通的Map和Set会对键保持强引用，阻止垃圾回收。

一些具体的应用场景示例：

• 缓存系统： 如果缓存键是复杂的对象（比如一个查询参数对象），我会用Map。如果缓存键是简单的字符串，Object可能就够了。
• 事件监听器管理： 给DOM元素绑定事件时，我可能会用Map来存储每个DOM元素对应的监听函数，这样在移除元素时也能方便地移除监听器。
• 用户权限管理： Set可以存储用户拥有的所有权限字符串，快速判断permissions.has('admin')。
• 表单验证： Set可以存储所有不合法的输入字段，以便快速检查表单是否有效。
• 组件状态： 如果组件的某个状态是一个需要保持顺序的键值对集合，并且键是对象，那Map很合适。如果只是简单的字符串键值对，Object更常见。
• 数据列表展示： 多数情况下，Array是显示列表数据的首选，因为它支持索引和丰富的数组方法。

总之，没有银弹。深入理解每种数据结构的特点和内部机制，结合你的具体业务需求和数据特性，才能做出最明智的选择。有时候，甚至需要将它们组合起来使用，比如一个Map的键是对象，值是Set，来实现更复杂的数据管理逻辑。

本篇关于《Map与Set去重存储应用解析》的介绍就到此结束啦，但是学无止境，想要了解学习更多关于文章的相关知识，请关注golang学习网公众号！