JS `WeakSet` 在事件监听器或 DOM 节点引用的安全管理

各位观众，各位大爷，各位潜在的offer，早上好/下午好/晚上好！我是你们的老朋友，今天咱们来聊聊一个在JavaScript里可能被你忽略，但实际上贼好用的东西：WeakSet，以及它在事件监听器和DOM节点引用管理方面的骚操作。

开场白：谁动了我的内存？

想象一下，你写了一个牛逼哄哄的JavaScript应用，功能强大，用户体验一流。但是，跑着跑着，你的浏览器开始喘粗气，CPU风扇开始怒吼，用户开始抱怨卡顿。你打开开发者工具一看，内存占用蹭蹭往上涨，却找不到哪里泄露了。

这种时候，你可能会想：”妈蛋，谁动了我的内存？“

罪魁祸首很可能就是内存泄漏。简单来说，就是你不再需要某些对象了，但是JavaScript引擎却认为你还需要，所以一直占着茅坑不拉屎，死活不释放。

而WeakSet，就是帮你解决这个问题的瑞士军刀。

WeakSet是个什么鬼？

WeakSet，顾名思义，是一个“弱”的Set。它跟普通的Set很像，都是用来存储一组唯一的对象。但是，它有几个非常重要的特性，让它在内存管理方面拥有独特的优势：

只能存储对象: WeakSet只能存储对象，不能存储原始类型（数字、字符串、布尔值等等）。你想往里面塞个123或者"hello"，它会毫不留情地给你报错。
弱引用: 这是WeakSet最核心的特性。它对存储的对象是弱引用。这意味着，如果一个对象只被WeakSet引用，而没有被其他地方引用，那么垃圾回收器就可以回收这个对象。一旦对象被回收，WeakSet会自动移除对它的引用。
不可迭代: 你不能像遍历数组或者Set那样遍历WeakSet。它没有forEach方法，也没有迭代器。你只能用has()方法来检查某个对象是否在WeakSet中。

为什么要搞这么复杂？

你可能会问：”搞这么多限制，图啥呢？直接用Set不行吗？“

这就是关键所在。Set是强引用，它会阻止垃圾回收器回收存储的对象。即使你不再需要这个对象，只要它还在Set里，它就永远不会被回收。这就会导致内存泄漏。

而WeakSet的弱引用特性，允许垃圾回收器在对象不再被需要时回收它，从而避免内存泄漏。

WeakSet的常用方法

add(object): 向WeakSet中添加一个对象。
delete(object): 从WeakSet中删除一个对象。
has(object): 检查WeakSet中是否包含某个对象。

实战演练：事件监听器的安全管理

现在，让我们来看一个实际的例子：事件监听器的管理。

假设你有一个DOM元素，你需要给它添加一些事件监听器。但是，当这个DOM元素被移除的时候，你必须确保这些事件监听器也被移除，否则就会造成内存泄漏。

传统的做法是，你在添加事件监听器的时候，把它们保存在一个数组里，然后在DOM元素被移除的时候，遍历这个数组，手动移除这些监听器。

let element = document.getElementById('myElement');
let listeners = [];

function handleClick() {
  console.log('Element clicked!');
}

function handleMouseOver() {
  console.log('Mouse over element!');
}

// 添加事件监听器
element.addEventListener('click', handleClick);
element.addEventListener('mouseover', handleMouseOver);

listeners.push({ type: 'click', listener: handleClick });
listeners.push({ type: 'mouseover', listener: handleMouseOver });

// 当元素被移除时
function removeElement() {
  // 移除所有事件监听器
  listeners.forEach(item => {
    element.removeEventListener(item.type, item.listener);
  });
  element.parentNode.removeChild(element);
  element = null; // Important to prevent memory leaks if other parts of the code still hold a reference
  listeners = null; // Also important
}

// 模拟元素被移除
setTimeout(removeElement, 5000);

这种做法有很多问题：

容易出错: 你很容易忘记移除某个监听器，或者移除错误的监听器。
维护困难: 如果你的代码很复杂，管理这些监听器会变得非常困难。
手动管理: 你需要手动跟踪所有监听器，这很麻烦。

现在，让我们看看如何用WeakSet来解决这个问题。

let element = document.getElementById('myElement');
const elementListeners = new WeakSet();

function handleClick() {
  console.log('Element clicked!');
}

function handleMouseOver() {
  console.log('Mouse over element!');
}

element.addEventListener('click', handleClick);
element.addEventListener('mouseover', handleMouseOver);

// Store the element in the WeakSet, indicating that the listeners are associated with the element
elementListeners.add(element);

function removeElement() {
  element.removeEventListener('click', handleClick);
  element.removeEventListener('mouseover', handleMouseOver);

  // No need to manually remove listeners from the WeakSet.  When 'element' is garbage collected, the association is gone.

  element.parentNode.removeChild(element);
  element = null;
}

setTimeout(removeElement, 5000);

关键改进：

弱引用关联: 我们创建一个WeakSet来存储DOM元素。只要DOM元素还存在，WeakSet就会保留对它的引用。当DOM元素被移除时，垃圾回收器会回收它，WeakSet也会自动移除对它的引用。
自动清理: 我们不再需要手动管理事件监听器。当DOM元素被回收时，这些监听器也会自动被移除，因为DOM元素不再存在，它们也就没有意义了。

更进一步：配合MutationObserver使用

你还可以配合MutationObserver来使用WeakSet，实现更强大的功能。MutationObserver可以监听DOM树的变化，当DOM元素被移除时，你可以自动移除相应的事件监听器。

let element = document.getElementById('myElement');
const elementListeners = new WeakSet();

function handleClick() {
  console.log('Element clicked!');
}

function handleMouseOver() {
  console.log('Mouse over element!');
}

element.addEventListener('click', handleClick);
element.addEventListener('mouseover', handleMouseOver);

elementListeners.add(element);

const observer = new MutationObserver(mutations => {
  mutations.forEach(mutation => {
    if (mutation.removedNodes) {
      mutation.removedNodes.forEach(node => {
        if (elementListeners.has(node)) {
          // The element has been removed from the DOM
          node.removeEventListener('click', handleClick);
          node.removeEventListener('mouseover', handleMouseOver);
          elementListeners.delete(node); // Optionally delete from the set.  Probably not necessary
          console.log('Element removed, listeners cleaned up!');
        }
      });
    }
  });
});

observer.observe(document.body, { subtree: true, childList: true });

function removeElement() {
    element.removeEventListener('click', handleClick);
    element.removeEventListener('mouseover', handleMouseOver);
    element.parentNode.removeChild(element);
    element = null;
    observer.disconnect();
}

setTimeout(removeElement, 5000);

在这个例子中，我们使用MutationObserver监听document.body的子节点变化。当element被移除时，MutationObserver会检测到这个变化，并自动移除相应的事件监听器。

WeakMap的友情客串

除了WeakSet，还有一个类似的家伙叫做WeakMap。WeakMap和WeakSet很像，但是它存储的是键值对，其中键必须是对象，值可以是任意类型。

WeakMap也可以用来管理DOM节点的引用。例如，你可以用WeakMap来存储DOM节点的一些元数据，当DOM节点被移除时，这些元数据也会自动被回收。

let element = document.getElementById('myElement');
const elementData = new WeakMap();

// Store some data associated with the element
elementData.set(element, {
  color: 'red',
  size: 'large'
});

// Access the data
console.log(elementData.get(element)); // Output: { color: 'red', size: 'large' }

function removeElement() {
  element.parentNode.removeChild(element);
  element = null;

  // No need to manually delete data from the WeakMap.  When 'element' is garbage collected, the association is gone.
}

setTimeout(removeElement, 5000);

WeakSet和WeakMap的应用场景总结

应用场景	`WeakSet`	`WeakMap`
事件监听器管理	跟踪哪些DOM元素有关联的事件监听器，当DOM元素被移除时，自动清理监听器。	存储DOM元素和其对应的事件监听器函数之间的关联，方便移除监听器。
DOM节点元数据存储	–	存储DOM节点的元数据（例如颜色、大小、状态），当DOM节点被移除时，自动清理元数据。
对象私有属性的实现	跟踪哪些对象实例属于某个类，用于实现私有属性或方法。（不常用，可以使用闭包或Symbol实现。）	存储对象实例和其对应的私有属性值，当对象实例被回收时，自动清理私有属性。
对象状态管理	跟踪哪些对象处于某种状态，例如“已加载”、“已激活”。	存储对象和其对应的状态信息，当对象被回收时，自动清理状态信息。
避免循环引用导致的内存泄漏	–	在对象之间存在循环引用时，可以使用`WeakMap`来打破循环引用，防止内存泄漏。
缓存计算结果	跟踪哪些对象已经计算过某个结果，避免重复计算。	存储对象和其对应的计算结果，当对象被回收时，自动清理缓存。

注意事项

WeakSet和WeakMap的设计目标是辅助内存管理，而不是用来存储重要的数据。它们存储的数据随时可能被垃圾回收器回收，所以不要依赖它们来存储关键信息。
WeakSet和WeakMap的性能可能比普通的Set和Map稍差，因为它们需要维护弱引用。但是，在内存管理方面带来的好处通常大于性能损失。
并非所有JavaScript引擎都完美支持WeakSet和WeakMap。在老版本的浏览器中，可能存在一些兼容性问题。

总结陈词

WeakSet和WeakMap是JavaScript中非常有用的工具，可以帮助我们更好地管理内存，避免内存泄漏。虽然它们有一些限制，但是只要我们理解它们的特性，就可以在合适的场景下充分发挥它们的作用。

希望今天的讲座对大家有所帮助。记住，代码写得好不好是一回事，内存管得好不好是另一回事。一个优秀的程序员，不仅要写出功能强大的代码，还要写出内存友好的代码。

下次再见！

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