「讀懂源碼系列4」lodash 是如何實現深拷貝的（下）

前言

接着上一篇文章 lodash 是如何實現深拷貝的（上），今天會繼續解讀 _.cloneDeep 的源碼，來看看 lodash 是如何處理對象、函數、循環引用等的深拷貝問題的。

baseClone 的源碼實現

先回顧一下它的源碼，以及一些關鍵的註釋

function baseClone(value, bitmask, customizer, key, object, stack) {
  let result
  // 根據位掩碼，切分判斷入口
  const isDeep = bitmask & CLONE_DEEP_FLAG
  const isFlat = bitmask & CLONE_FLAT_FLAG
  const isFull = bitmask & CLONE_SYMBOLS_FLAG

  // 自定義 clone 方法，用於 _.cloneWith
  if (customizer) {
    result = object ? customizer(value, key, object, stack) : customizer(value)
  }
  if (result !== undefined) {
    return result
  }

  // 過濾出原始類型，直接返回
  if (!isObject(value)) {
    return value
  }
  
  const isArr = Array.isArray(value)
  const tag = getTag(value)
  if (isArr) {
    // 處理數組
    result = initCloneArray(value)
    if (!isDeep) {
      // 淺拷貝數組
      return copyArray(value, result)
    }
  } else {
    // 處理對象
    const isFunc = typeof value == 'function'
    
    if (isBuffer(value)) {
      return cloneBuffer(value, isDeep)
    }
    if (tag == objectTag || tag == argsTag || (isFunc && !object)) {
      result = (isFlat || isFunc) ? {} : initCloneObject(value)
      if (!isDeep) {
        return isFlat
          ? copySymbolsIn(value, copyObject(value, keysIn(value), result))
          : copySymbols(value, Object.assign(result, value))
      }
    } else {
      if (isFunc || !cloneableTags[tag]) {
        return object ? value : {}
      }
      result = initCloneByTag(value, tag, isDeep)
    }
  }
  // 用 “棧” 處理循環引用
  stack || (stack = new Stack)
  const stacked = stack.get(value)
  if (stacked) {
    return stacked
  }
  stack.set(value, result)

  // 處理 Map
  if (tag == mapTag) {
    value.forEach((subValue, key) => {
      result.set(key, baseClone(subValue, bitmask, customizer, key, value, stack))
    })
    return result
  }

  // 處理 Set
  if (tag == setTag) {
    value.forEach((subValue) => {
      result.add(baseClone(subValue, bitmask, customizer, subValue, value, stack))
    })
    return result
  }

  // 處理 typedArray
  if (isTypedArray(value)) {
    return result
  }

  const keysFunc = isFull
    ? (isFlat ? getAllKeysIn : getAllKeys)
    : (isFlat ? keysIn : keys)

  const props = isArr ? undefined : keysFunc(value)

  // 遍歷賦值
  arrayEach(props || value, (subValue, key) => {
    if (props) {
      key = subValue
      subValue = value[key]
    }
    // Recursively populate clone (susceptible to call stack limits).
    assignValue(result, key, baseClone(subValue, bitmask, customizer, key, value, stack))
  })

  return result
}

處理對象和函數

一些主要的判斷入口，已經加上了註釋。

const isArr = Array.isArray(value)
const tag = getTag(value)

if (isArr) {
    ... // 剛纔數組的處理
} else {
    // 開始處理對象
    // 對象是函數的標誌位
    const isFunc = typeof value == 'function'
    
    // 處理 Buffer（緩衝區）對象
    if (isBuffer(value)) {
        return cloneBuffer(value, isDeep)
    }
    
    // 如果 tag 是 '[object Object]'
    // 或 tag 是 '[object Arguments]'
    // 或 是函數但沒有父對象（object 由 baseClone 傳入，是 value 的父對象）
    if (tag == objectTag || tag == argsTag || (isFunc && !object)) {
        // 初始化 result
        // 如果是原型鏈或函數時，設置爲空對象
        // 否則，新開一個對象，並將源對象的鍵值對依次拷貝進去
        result = (isFlat || isFunc) ? {} : initCloneObject(value)
        if (!isDeep) {
            // 進入對象的淺拷貝
            return isFlat
            // 如果是原型鏈，則需要拷貝自身，還有繼承的 symbols
            ? copySymbolsIn(value, copyObject(value, keysIn(value), result))
            // 否則，只要拷貝自身的 symbols
            : copySymbols(value, Object.assign(result, value))
        }
    } else {
        // 是函數 或者 不是error類型 或者 不是weakmap類型時
        if (isFunc || !cloneableTags[tag]) {
            return object ? value : {}
        }
        // 按需要初始化 cloneableTags 對象中剩餘的類型
        result = initCloneByTag(value, tag, isDeep)
    }
}

其中，isBuffer 會處理 Buffer 類的拷貝，它是 Node.js 中的概念，用來創建一個專門存放二進制數據的緩存區，可以讓 Node.js 處理二進制數據。

在 baseClone 的外面，還定義了一個對象 cloneableTags，裏面只有 error 和 weakmap 類型會返回 false，所以 !cloneableTags[tag] 的意思就是，不是 error 或 weakmap 類型。

接下來，來看如何初始化一個新的 Object 對象。

function initCloneObject(object) {
    return (typeof object.constructor == 'function' && !isPrototype(object))
        ? Object.create(Object.getPrototypeOf(object))
        : {}
}

// ./isPrototype.js
const objectProto = Object.prototype
// 用於檢測自己是否在自己的原型鏈上
function isPrototype(value) {
    const Ctor = value && value.constructor
    // 如果 value 是函數，則取出該函數的原型對象
    // 否則，取出對象的原型對象
    const proto = (typeof Ctor == 'function' && Ctor.prototype) || objectProto

    return value === proto
}

其中，typeof object.constructor == 'function' 的判斷，是爲了確定 value 的類型是對象或數組。

然後用 Object.create 生成新的對象。Object.create() 方法用於創建一個新對象，使用現有的對象來提供新創建的對象的 __proto__。

object.constructor 相當於 new Object()，而 Object 的構造函數是一個函數對象。

const obj = new Object();

console.log(typeof obj.constructor);
// 'function'

對象的原型，可以通過 Object.getPrototypeOf(obj) 獲取，它相當於過去使用的 __proto__。

initCloneByTag 方法會處理剩餘的多種類型的拷貝，有原始類型，也有如 dateTag、dataViewTag、float32Tag、int16Tag、mapTag、setTag、regexpTag 等等。

其中，cloneTypedArray 方法用於拷貝類型數組。類型數組，是一種類似數組的對象，它由 ArrayBuffer、TypedArray、DataView 三類對象構成，通過這些對象爲 JavaScript 提供了訪問二進制數據的能力。

循環引用

// 如果有 stack 作爲參數傳入，就用參數中的 stack
// 不然就 new 一個 Stack
stack || (stack = new Stack)
const stacked = stack.get(value)
if (stacked) {
    return stacked
}
stack.set(value, result)

與「前端面試題系列9」淺拷貝與深拷貝的含義、區別及實現最後提到的 cloneForce 方案類似，利用了棧來解決循環引用的問題。

如果 stacked 有值，則表明已經在棧中存在，不然就 value 和 result 入棧。在 Stack 中的 set 方法：

constructor(entries) {
    const data = this.__data__ = new ListCache(entries)
    this.size = data.size
}

set(key, value) {
    let data = this.__data__
    // data 是否在 ListCache 的構造函數中存在
    if (data instanceof ListCache) {
        const pairs = data.__data__
        // LARGE_ARRAY_SIZE 爲 200
        if (pairs.length < LARGE_ARRAY_SIZE - 1) {
            pairs.push([key, value])
            this.size = ++data.size
            return this
        }
        // 超出200，則重置 data
        data = this.__data__ = new MapCache(pairs)
    }
    // data 不在 ListCache 的構造函數中，則直接進行 set 操作
    data.set(key, value)
    this.size = data.size
    return this
}

Map 和 Set

這兩個類型的深拷貝利用了遞歸的思想，只是添加元素的方式有區別，Map 用 set，Set 用 add。

if (tag == mapTag) {
    value.forEach((subValue, key) => {
      result.set(key, baseClone(subValue, bitmask, customizer, key, value, stack))
    })
    return result
  }

  if (tag == setTag) {
    value.forEach((subValue) => {
      result.add(baseClone(subValue, bitmask, customizer, subValue, value, stack))
    })
    return result
}

Symbol 和原型鏈

// 獲取數組 keys
const keysFunc = isFull
    ? (isFlat ? getAllKeysIn : getAllKeys)
    : (isFlat ? keysIn : keys)

const props = isArr ? undefined : keysFunc(value)
arrayEach(props || value, (subValue, key) => {
    // 如果 props 有值，則替換 key 和 subValue
    if (props) {
        key = subValue
        subValue = value[key]
    }
    // 遞歸克隆（易受調用堆棧限制）
    assignValue(result, key, baseClone(subValue, bitmask, customizer, key, value, stack))
})

return result

// ./getAllKeysIn
// 返回一個包含 自身 和 原型鏈上的屬性名 以及Symbol 的數組
function getAllKeysIn(object) {
    const result = []
    for (const key in object) {
        result.push(key)
    }
    if (!Array.isArray(object)) {
        result.push(...getSymbolsIn(object))
    }
    return result
}

// ./getAllKeys
// 返回一個包含 自身 和 Symbol 的數組
function getAllKeys(object) {
    const result = keys(object)
    if (!Array.isArray(object)) {
        result.push(...getSymbols(object))
    }
    return result
}

// ./keysIn
// 返回一個 自身 和 原型鏈上的屬性名 的數組
function keysIn(object) {
    const result = []
    for (const key in object) {
        result.push(key)
    }
    return result
}

// ./keys
// 返回一個 自身屬性名 的數組
function keys(object) {
    return isArrayLike(object)
        ? arrayLikeKeys(object)
        : Object.keys(Object(object))
}

最後來看下 assignValue 的實現。

// ./assignValue
const hasOwnProperty = Object.prototype.hasOwnProperty

function assignValue(object, key, value) {
  const objValue = object[key]

  if (!(hasOwnProperty.call(object, key) && eq(objValue, value))) {
    // value 非零或者可用
    if (value !== 0 || (1 / value) == (1 / objValue)) {
      baseAssignValue(object, key, value)
    }
  // value 未定義，並且 object 中沒有 key
  } else if (value === undefined && !(key in object)) {
    baseAssignValue(object, key, value)
  }
}

// ./baseAssignValue
// 賦值的基礎實現
function baseAssignValue(object, key, value) {
  if (key == '__proto__') {
    Object.defineProperty(object, key, {
      'configurable': true,
      'enumerable': true,
      'value': value,
      'writable': true
    })
  } else {
    object[key] = value
  }
}

// ./eq
// 比較兩個值是否相等
function eq(value, other) {
  return value === other || (value !== value && other !== other)
}

最後的 eq 方法中的判斷 value !== value && other !== other，這樣的寫法是爲了判斷 NaN。具體的可以參考這篇「讀懂源碼系列2」我從 lodash 源碼中學到的幾個知識點

總結

cloneDeep 中囊括了各種類型的深拷貝方法，比如 node 中的 buffer，類型數組等。用了棧的思想，解決循環引用的問題。Map 和 Set 的添加元素方法比較類似，分別爲 set 和 add。NaN 是不等於自身的。

深拷貝的源碼解讀，到此已經完結了。本篇的寫作過程，同樣地耗費了好幾個晚上的時間，感覺真的是自己在跟自己較勁。只因爲我想儘可能地把源碼的實現過程說明白，其中查找資料外加理解思考，就耗費了許多時間，好在最終沒有放棄，收穫也是頗豐的，一些從源碼中學到的技巧，也被我用到了實際項目中，提升了性能與可讀性。。

近階段因爲工作原因，寫文章有所懈怠了，痛定思痛還是要繼續寫下去。自此，《超哥前端小棧》恢復更新，同時每篇文章也會同步更新到掘金、segmentfault 和 github 上。

個人的時間精力有限，在表述上有紕漏的地方，還望讀者能多加指正，多多支持，期待能有更多的交流，感謝~

PS：歡迎關注我的公衆號 “超哥前端小棧”，交流更多的想法與技術。

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