JavaScript内核与高级编程之：`JavaScript` 的 `WeakMap` 与 `Object`：其在键值对存储中的性能对比。 - 智猿学院-前后端，数据库，人工智能，云计算等领域前沿技术讲座

咳咳，大家好！我是今天的主讲人，人称“代码界的段子手”。今天咱们不讲高深的理论，就来聊聊 JavaScript 里两个“老熟人”——WeakMap 和 Object，看看它们在存储键值对这件事儿上，谁更胜一筹。咱们的目标是：让技术变得有趣，让代码变得好玩！

开场白：谁是键值对存储界的“扛把子”？

在 JavaScript 的世界里，存储键值对就像咱们日常生活中的记账一样重要。你需要记录谁欠你多少钱，商品的价格是多少，用户的各种信息等等。传统的 Object 一直扮演着“账本”的角色，但随着 JavaScript 的发展，我们有了更高级的“账本”——WeakMap。

那么问题来了，Object 这个老牌“账本”和 WeakMap 这个后起之秀，到底谁更适合存储键值对呢？它们各自有什么优缺点？今天咱们就来一场“键值对存储争霸赛”，让它们一较高下！

第一回合：基本概念大PK

首先，咱们得先了解一下这两位选手的基本情况。

Object：老牌劲旅，功能强大

Object 是 JavaScript 中最基础的数据结构之一，可以存储各种类型的数据。它的键通常是字符串或者 Symbol，值可以是任意类型。
```
const myObject = {
  name: '张三',
  age: 30,
  city: '北京'
};

console.log(myObject.name); // 输出: 张三
```
WeakMap：轻量级选手，专为对象而生

WeakMap 也是用来存储键值对的，但它有几个关键的特点：
- 键必须是对象：这是 WeakMap 的一个重要限制，也是它区别于 Object 的关键所在。
- 弱引用：WeakMap 对键的引用是弱引用。这意味着，如果键对象没有被其他地方引用，垃圾回收器可以回收这个对象，而 WeakMap 中对应的键值对也会被自动移除。
- 不可枚举：你无法直接遍历 WeakMap 中的键值对。
```
const myWeakMap = new WeakMap();
const key = { id: 1 };
myWeakMap.set(key, '一些数据');

console.log(myWeakMap.get(key)); // 输出: 一些数据
```

第二回合：内存管理大比拼

内存管理是衡量一个数据结构性能的重要指标。在这里，WeakMap 绝对是碾压 Object 的存在。

Object：强引用，容易造成内存泄漏

当你在 Object 中存储一个对象时，Object 会对这个对象进行强引用。这意味着，只要 Object 还存在，这个对象就不会被垃圾回收器回收，即使这个对象已经不再被其他地方使用。
```
let myObject = {};
let key = { id: 1 };
myObject[key] = '一些数据'; // Object 对 key 对象进行强引用

key = null; // key 对象不再被直接引用

// 但是，由于 myObject 仍然持有对 key 对象的引用，key 对象不会被垃圾回收
```
如果这种情况发生在大量的对象上，就会导致内存泄漏，最终可能会导致程序崩溃。
WeakMap：弱引用，避免内存泄漏

WeakMap 的键是弱引用，这意味着，如果键对象只被 WeakMap 引用，当这个对象不再被其他地方使用时，垃圾回收器可以回收这个对象，WeakMap 中对应的键值对也会被自动移除。
```
let myWeakMap = new WeakMap();
let key = { id: 1 };
myWeakMap.set(key, '一些数据'); // WeakMap 对 key 对象进行弱引用

key = null; // key 对象不再被直接引用

// 由于 WeakMap 只持有对 key 对象的弱引用，key 对象会被垃圾回收，
// WeakMap 中对应的键值对也会被自动移除
```
这种弱引用的特性使得 WeakMap 非常适合存储与 DOM 元素相关的元数据，或者存储对象的私有属性，而不用担心内存泄漏的问题。

第三回合：性能测试大挑战

光说不练假把式，咱们来做个实际的性能测试，看看 Object 和 WeakMap 在存储和访问键值对时的性能差异。

const iterations = 100000; // 迭代次数

// Object 性能测试
console.time('Object set');
const obj = {};
for (let i = 0; i < iterations; i++) {
  const key = `key${i}`;
  obj[key] = i;
}
console.timeEnd('Object set');

console.time('Object get');
for (let i = 0; i < iterations; i++) {
  const key = `key${i}`;
  const value = obj[key];
}
console.timeEnd('Object get');

// WeakMap 性能测试
console.time('WeakMap set');
const weakMap = new WeakMap();
const keys = [];
for (let i = 0; i < iterations; i++) {
  const key = { id: i };
  keys.push(key);
  weakMap.set(key, i);
}
console.timeEnd('WeakMap set');

console.time('WeakMap get');
for (let i = 0; i < iterations; i++) {
  const value = weakMap.get(keys[i]);
}
console.timeEnd('WeakMap get');

测试结果分析

一般来说，在存储和访问大量键值对时，Object 的性能会略优于 WeakMap。这是因为 Object 的实现更加简单，而 WeakMap 需要维护弱引用关系，这会带来一定的性能开销。

但是，需要注意的是，这个性能差异通常只有在处理非常大量的数据时才会显现出来。在大多数情况下，WeakMap 的性能已经足够满足需求，并且它在内存管理方面的优势使得它成为一个更安全的选择。

第四回合：应用场景大剖析

了解了 Object 和 WeakMap 的优缺点之后，咱们来看看它们各自适合的应用场景。

Object：通用型选手，适用范围广

Object 几乎可以用于任何需要存储键值对的场景。例如：
- 存储配置信息
- 存储用户信息
- 构建缓存
- 等等

WeakMap：专精型选手，适用于特定场景

WeakMap 更适合用于以下场景：

存储与 DOM 元素相关的元数据：例如，你可以使用 WeakMap 来存储 DOM 元素的事件监听器，而不用担心这些事件监听器会阻止 DOM 元素被垃圾回收。
存储对象的私有属性：你可以使用 WeakMap 来存储对象的私有属性，从而避免这些属性被外部访问。
实现“私有”数据：模拟其他语言中的私有变量，通过 WeakMap 存储与实例关联的私有数据，实例销毁后，数据也会自动清理。

// 使用 WeakMap 实现私有属性
const Person = (function() {
  const privateData = new WeakMap();

  class Person {
    constructor(name, age) {
      privateData.set(this, { name: name, age: age });
    }

    getName() {
      return privateData.get(this).name;
    }

    getAge() {
      return privateData.get(this).age;
    }
  }

  return Person;
})();

const person = new Person('李四', 25);
console.log(person.getName()); // 输出: 李四
console.log(person.getAge()); // 输出: 25

// 无法直接访问私有属性
// console.log(person.privateData); // undefined

总结：选择合适的“账本”

Object 和 WeakMap 都是 JavaScript 中非常有用的数据结构，它们各自有自己的优点和缺点。

特性	`Object`	`WeakMap`
键的类型	字符串或 Symbol	对象
引用类型	强引用	弱引用
可枚举性	可枚举	不可枚举
内存管理	容易造成内存泄漏	避免内存泄漏
性能	略优	略逊
适用场景	通用	特定

选择哪个“账本”取决于你的具体需求。如果你需要存储各种类型的数据，并且不需要担心内存泄漏的问题，那么 Object 是一个不错的选择。如果你需要存储与对象相关的元数据，并且希望避免内存泄漏，那么 WeakMap 则是更好的选择。

额外福利：WeakSet 的简单介绍

既然提到了 WeakMap，就不得不提一下它的“兄弟”——WeakSet。WeakSet 类似于 Set，但它只能存储对象，并且对对象的引用是弱引用。WeakSet 的主要用途是跟踪对象的存在状态，例如，你可以使用 WeakSet 来跟踪哪些对象已经被处理过。

const myWeakSet = new WeakSet();
const obj1 = { id: 1 };
const obj2 = { id: 2 };

myWeakSet.add(obj1);
myWeakSet.add(obj2);

console.log(myWeakSet.has(obj1)); // 输出: true

obj1 = null; // obj1 对象不再被直接引用

// 在垃圾回收器回收 obj1 对象之后，myWeakSet 中将不再包含 obj1

讲座结束语：灵活运用，代码更精彩！

好了，今天的“键值对存储争霸赛”就到这里了。希望通过今天的讲解，大家对 Object 和 WeakMap 有了更深入的了解，能够在实际开发中灵活运用它们，写出更高效、更安全的代码！

记住，没有最好的数据结构，只有最适合的数据结构。根据你的实际需求，选择合适的工具，才能让你的代码更加精彩！

感谢大家的聆听，咱们下期再见！记得点赞，关注，不迷路哦！

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