劃重點，這是一道面試必考題，我靠這道題刷掉了多少面試者✧(≖ ◡ ≖✿)嘿嘿

首先這是一道非常棒的面試題，可以考察面試者的很多方面，比如基本功，代碼能力，邏輯能力，而且進可攻，退可守，針對不同級別的人可以考察不同難度，比如漂亮妹子就出1☆題，要是個帥哥那就得上5☆了，(*^__^*) 嘻嘻……

無論面試者多么優秀，漂亮的回答出問題，我總能夠瀟灑的再拋出一個問題，看著面試者露出驚異的眼神，默默一轉身，深藏功與名。

本文我將給大家破解深拷貝的謎題，由淺入深，環環相扣，總共涉及4種深拷貝方式，每種方式都有自己的特點和個性。

深拷貝 VS 淺拷貝

再開始之前需要先給同學科普下什么是深拷貝，和深拷貝有關系的另個一術語是淺拷貝又是什么意思呢?如果對這部分部分內容了解的同學可以跳過

其實深拷貝和淺拷貝都是針對的引用類型，JS中的變量類型分為值類型(基本類型)和引用類型;對值類型進行復制操作會對值進行一份拷貝，而對引用類型賦值，則會進行地址的拷貝，最終兩個變量指向同一份數據 

// 基本類型  
var a = 1;  
var b = a;  
a = 2;  
console.log(a, b); // 2, 1 ，a b指向不同的數據  
// 引用類型指向同一份數據  
var a = {c: 1};  
var b = a;  
a.c = 2;  
console.log(a.c, b.c); // 2, 2 全是2，a b指向同一份數據  

對于引用類型，會導致a b指向同一份數據，此時如果對其中一個進行修改，就會影響到另外一個，有時候這可能不是我們想要的結果，如果對這種現象不清楚的話，還可能造成不必要的bug

那么如何切斷a和b之間的關系呢，可以拷貝一份a的數據，根據拷貝的層級不同可以分為淺拷貝和深拷貝，淺拷貝就是只進行一層拷貝，深拷貝就是無限層級拷貝 

var a1 = {b: {c: {}};  
var a2 = shallowClone(a1); // 淺拷貝  
a2.b.c === a1.b.c // true  
var a3 = clone(a3); // 深拷貝  
a3.b.c === a1.b.c // false  

淺拷貝的實現非常簡單，而且還有多種方法，其實就是遍歷對象屬性的問題，這里只給出一種，如果看不懂下面的方法，或對其他方法感興趣，可以看我的這篇文章 

function shallowClone(source) {  
var target = {};  
for(var i in source) { 
if (source.hasOwnProperty(i)) {  
target[i] = source[i];  
}  
}  
return target;  
}  

最簡單的深拷貝

深拷貝的問題其實可以分解成兩個問題，淺拷貝+遞歸，什么意思呢?假設我們有如下數據

var a1 = {b: {c: {d: 1}}; 

只需稍加改動上面淺拷貝的代碼即可，注意區別 

function clone(source) {  
var target = {};  
for(var i in source) {  
if (source.hasOwnProperty(i)) {  
if (typeof source[i] === 'object') {  
target[i] = clone(source[i]); // 注意這里  
} else {  
target[i] = source[i];  
}  
}  
}  
return target;  
}  

大部分人都能寫出上面的代碼，但當我問上面的代碼有什么問題嗎?就很少有人答得上來了，聰明的你能找到問題嗎?

其實上面的代碼問題太多了，先來舉幾個例子吧

• 沒有對參數做檢驗
• 判斷是否對象的邏輯不夠嚴謹
• 沒有考慮數組的兼容

(⊙o⊙)，下面我們來看看各個問題的解決辦法，首先我們需要抽象一個判斷對象的方法，其實比較常用的判斷對象的方法如下，其實下面的方法也有問題，但如果能夠回答上來那就非常不錯了，如果完美的解決辦法感興趣，不妨看看這里吧 

function isObject(x) {  
return Object.prototype.toString.call(x) === '[object Object]';  
}  

函數需要校驗參數，如果不是對象的話直接返回 

function clone(source) {  
if (!isObject(source)) return source;  
// xxx  
}  

關于第三個問題，嗯，就留給大家自己思考吧，本文為了減輕大家的負擔，就不考慮數組的情況了，其實ES6之后還要考慮set, map, weakset, weakmap，/(ㄒoㄒ)/~~

其實吧這三個都是小問題，其實遞歸方法最大的問題在于爆棧，當數據的層次很深是就會棧溢出

下面的代碼可以生成指定深度和每層廣度的代碼，這段代碼我們后面還會再次用到 

function createData(deep, breadth) {  
var data = {};  
var temp = data;  
for (var i = 0; i < deep; i++) { 
temp = temp['data'] = {};  
for (var j = 0; j < breadth; j++) { 
temp[j] = j;  
}  
}  
return data;  
}  
createData(1, 3); // 1層深度，每層有3個數據 {data: {0: 0, 1: 1, 2: 2}}  
createData(3, 0); // 3層深度，每層有0個數據 {data: {data: {data: {}}}}  

當clone層級很深的話就會棧溢出，但數據的廣度不會造成溢出 

clone(createData(1000)); // ok  
clone(createData(10000)); // Maximum call stack size exceeded  
clone(createData(10, 100000)); // ok 廣度不會溢出  

其實大部分情況下不會出現這么深層級的數據，但這種方式還有一個致命的問題，就是循環引用，舉個例子 

var a = {};  
a.a = a;  
clone(a) // Maximum call stack size exceeded 直接死循環了有沒有，/(ㄒoㄒ)/~~  

關于循環引用的問題解決思路有兩種，一直是循環檢測，一種是暴力破解，關于循環檢測大家可以自己思考下;關于暴力破解我們會在下面的內容中詳細講解

一行代碼的深拷貝

有些同學可能見過用系統自帶的JSON來做深拷貝的例子，下面來看下代碼實現 

function cloneJSON(source) {  
return JSON.parse(JSON.stringify(source));  
}  

其實我第一次簡單這個方法的時候，由衷的表示佩服，其實利用工具，達到目的，是非常聰明的做法

下面來測試下cloneJSON有沒有溢出的問題，看起來cloneJSON內部也是使用遞歸的方式 

cloneJSON(createData(10000)); // Maximum call stack size exceeded 

既然是用了遞歸，那循環引用呢?并沒有因為死循環而導致棧溢出啊，原來是JSON.stringify內部做了循環引用的檢測，正是我們上面提到破解循環引用的第一種方法：循環檢測 

var a = {};  
a.a = a;  
cloneJSON(a) // Uncaught TypeError: Converting circular structure to JSON  

破解遞歸爆棧

其實破解遞歸爆棧的方法有兩條路，第一種是消除尾遞歸，但在這個例子中貌似行不通，第二種方法就是干脆不用遞歸，改用循環，當我提出用循環來實現時，基本上90%的前端都是寫不出來的代碼的，這其實讓我很震驚

舉個例子，假設有如下的數據結構

var a = { 
    a1: 1, 
    a2: { 
        b1: 1, 
        b2: { 
            c1: 1 
        } 
   } 
}  

這不就是一個樹嗎，其實只要把數據橫過來看就非常明顯了

a 
 /   \ 
a1   a2         
|    / \          
1   b1 b2      
    |   |         
    1  c1 
        | 
        1    

用循環遍歷一棵樹，需要借助一個棧，當棧為空時就遍歷完了，棧里面存儲下一個需要拷貝的節點

首先我們往棧里放入種子數據，key用來存儲放哪一個父元素的那一個子元素拷貝對象

然后遍歷當前節點下的子元素，如果是對象就放到棧里，否則直接拷貝 

function cloneLoop(x) { 
    const root = {}; 
 
    // 棧 
    const loopList = [ 
        { 
            parent: root, 
            key: undefined, 
            data: x, 
        } 
    ]; 
 
    while(loopList.length) { 
        // 深度優先 
        const node = loopList.pop(); 
        const parent = node.parent; 
        const key = node.key; 
        const data = node.data; 
 
        // 初始化賦值目標，key為undefined則拷貝到父元素，否則拷貝到子元素 
        let res = parent; 
        if (typeof key !== 'undefined') { 
            res = parent[key] = {}; 
        } 
 
        for(let k in data) { 
            if (data.hasOwnProperty(k)) { 
                if (typeof data[k] === 'object') { 
                    // 下一次循環 
                    loopList.push({ 
                        parent: res, 
                        key: k, 
                        data: data[k], 
                    }); 
                } else { 
                    res[k] = data[k]; 
                } 
            } 
        } 
    } 
 
    return root; 
}  

改用循環后，再也不會出現爆棧的問題了，但是對于循環引用依然無力應對

破解循環引用

有沒有一種辦法可以破解循環應用呢?別著急，我們先來看另一個問題，上面的三種方法都存在的一個問題就是引用丟失，這在某些情況下也許是不能接受的

舉個例子，假如一個對象a，a下面的兩個鍵值都引用同一個對象b，經過深拷貝后，a的兩個鍵值會丟失引用關系，從而變成兩個不同的對象，o(╯□╰)o 

var b = 1;  
var a = {a1: b, a2: b};  
a.a1 === a.a2 // true  
var c = clone(a);  
c.a1 === c.a2 // false  

如果我們發現個新對象就把這個對象和他的拷貝存下來，每次拷貝對象前，都先看一下這個對象是不是已經拷貝過了，如果拷貝過了，就不需要拷貝了，直接用原來的，這樣我們就能夠保留引用關系了，✧(≖ ◡ ≖✿)嘿嘿

但是代碼怎么寫呢，o(╯□╰)o，別急往下看，其實和循環的代碼大體一樣，不一樣的地方我用// ==========標注出來了

引入一個數組uniqueList用來存儲已經拷貝的數組，每次循環遍歷時，先判斷對象是否在uniqueList中了，如果在的話就不執行拷貝邏輯了

find是抽象的一個函數，其實就是遍歷uniqueList 

// 保持引用關系 
function cloneForce(x) { 
    // ============= 
    const uniqueList = []; // 用來去重 
    // ============= 
 
    let root = {}; 
 
    // 循環數組 
    const loopList = [ 
        { 
            parent: root, 
            key: undefined, 
            data: x, 
        } 
    ]; 
 
    while(loopList.length) { 
        // 深度優先 
        const node = loopList.pop(); 
        const parent = node.parent; 
        const key = node.key; 
        const data = node.data; 
 
        // 初始化賦值目標，key為undefined則拷貝到父元素，否則拷貝到子元素 
        let res = parent; 
        if (typeof key !== 'undefined') { 
            res = parent[key] = {}; 
        } 
         
        // ============= 
        // 數據已經存在 
        let uniqueData = find(uniqueList, data); 
        if (uniqueData) { 
            parent[key] = uniqueData.target; 
            break; // 中斷本次循環 
        } 
 
        // 數據不存在 
        // 保存源數據，在拷貝數據中對應的引用 
        uniqueList.push({ 
            source: data, 
            target: res, 
        }); 
        // ============= 
     
        for(let k in data) { 
            if (data.hasOwnProperty(k)) { 
                if (typeof data[k] === 'object') { 
                    // 下一次循環 
                    loopList.push({ 
                        parent: res, 
                        key: k, 
                        data: data[k], 
                    }); 
                } else { 
                    res[k] = data[k]; 
                } 
            } 
        } 
    } 
 
    return root; 
} 
 
function find(arr, item) { 
    for(let i = 0; i < arr.length; i++) { 
        if (arr[i].source === item) { 
            return arr[i]; 
        } 
    } 
 
    return null; 
}  

下面來驗證一下效果，amazing 

var b = 1;  
var a = {a1: b, a2: b};  
a.a1 === a.a2 // true  
var c = cloneForce(a);  
c.a1 === c.a2 // true  

接下來再說一下如何破解循環引用，等一下，上面的代碼好像可以破解循環引用啊，趕緊驗證一下

驚不驚喜，(*^__^*) 嘻嘻…… 

var a = {};  
a.a = a;  
cloneForce(a)  

看起來完美的cloneForce是不是就沒問題呢?cloneForce有兩個問題

第一個問題，所謂成也蕭何，敗也蕭何，如果保持引用不是你想要的，那就不能用cloneForce了;

第二個問題，cloneForce在對象數量很多時會出現很大的問題，如果數據量很大不適合使用cloneForce

性能對比

上邊的內容還是有點難度，下面我們來點更有難度的，對比一下不同方法的性能

我們先來做實驗，看數據，影響性能的原因有兩個，一個是深度，一個是每層的廣度，我們采用固定一個變量，只讓一個變量變化的方式來測試性能

測試的方法是在指定的時間內，深拷貝執行的次數，次數越多，證明性能越好

下面的runTime是測試代碼的核心片段，下面的例子中，我們可以測試在2秒內運行clone(createData(500, 1)的次數 

function runTime(fn, time) { 
    var stime = Date.now(); 
    var count = 0; 
    while(Date.now() - stime < time) { 
        fn(); 
        count++; 
    } 
 
    return count; 
} 
 
runTime(function () { clone(createData(500, 1)) }, 2000);  

下面來做第一個測試，將廣度固定在100，深度由小到大變化，記錄1秒內執行的次數 

深度	clone	cloneJSON	cloneLoop	cloneForce
500	351	212	338	372
1000	174	104	175	143
1500	116	67	112	82
2000	92	50	88	69

 

將上面的數據做成表格可以發現，一些規律

• 隨著深度變小，相互之間的差異在變小
• clone和cloneLoop的差別并不大
• cloneLoop > cloneForce > cloneJSON

 

 

 

 

我們先來分析下各個方法的時間復雜度問題，各個方法要做的相同事情，這里就不計算，比如循環對象，判斷是否為對象

• clone時間 = 創建遞歸函數 + 每個對象處理時間
• cloneJSON時間 = 循環檢測 + 每個對象處理時間 * 2 (遞歸轉字符串 + 遞歸解析)
• cloneLoop時間 = 每個對象處理時間
• cloneForce時間 = 判斷對象是否緩存中 + 每個對象處理時間

cloneJSON的速度只有clone的50%，很容易理解，因為其會多進行一次遞歸時間

cloneForce由于要判斷對象是否在緩存中，而導致速度變慢，我們來計算下判斷邏輯的時間復雜度，假設對象的個數是n，則其時間復雜度為O(n2)，對象的個數越多，cloneForce的速度會越慢

1 + 2 + 3 ... + n = n^2/2 - 1

關于clone和cloneLoop這里有一點問題，看起來實驗結果和推理結果不一致，其中必有蹊蹺

接下來做第二個測試，將深度固定在10000，廣度固定為0，記錄2秒內執行的次數 

寬度	clone	cloneJSON	cloneLoop	cloneForce
0	13400	3272	14292	989

排除寬度的干擾，來看看深度對各個方法的影響

• 隨著對象的增多，cloneForce的性能低下凸顯
• cloneJSON的性能也大打折扣，這是因為循環檢測占用了很多時間
• cloneLoop的性能高于clone，可以看出遞歸新建函數的時間和循環對象比起來可以忽略不計

下面我們來測試一下cloneForce的性能極限，這次我們測試運行指定次數需要的時間 

var data1 = createData(2000, 0); 
var data2 = createData(4000, 0); 
var data3 = createData(6000, 0); 
var data4 = createData(8000, 0); 
var data5 = createData(10000, 0); 
 
cloneForce(data1) 
cloneForce(data2) 
cloneForce(data3) 
cloneForce(data4) 
cloneForce(data5)  

通過測試發現，其時間成指數級增長，當對象個數大于萬級別，就會有300ms以上的延遲

 

 

 

 

總結

尺有所短寸有所長，無關乎好壞優劣，其實每種方法都有自己的優缺點，和適用場景，人盡其才，物盡其用，方是真理

下面對各種方法進行對比，希望給大家提供一些幫助 

	clone	cloneJSON	cloneLoop	cloneForce
難度	☆☆	☆	☆☆☆	☆☆☆☆
兼容性	ie6	ie8	ie6	ie6
循環引用	一層	不支持	一層	支持
棧溢出	會	會	不會	不會
保持引用	否	否	否	是
適合場景	一般數據拷貝	一般數據拷貝	層級很多	保持引用關系

本文的靈感都來自于@jsmini/clone，如果大家想使用文中的4種深拷貝方式，可以直接使用@jsmini/clone這個庫 

// npm install --save @jsmini/clone  
import { clone, cloneJSON, cloneLoop, cloneForce } from '@jsmini/clone';  

本文為了簡單和易讀，示例代碼中忽略了一些邊界情況，如果想學習生產中的代碼，請閱讀@jsmini/clone的源碼