JS `Records and Tuples` (提案) 的 `Structural Equality` (结构化相等性)

咳咳，大家好，今天咱们来聊聊JavaScript里一个挺有意思，也挺实用的新提案：Records and Tuples。重点是其中的 Structural Equality (结构化相等)。

开场白：为什么我们需要更严格的“相等”？

在JavaScript的世界里，判断两个东西“相等”并不总是那么简单。我们有 == (宽松相等) 和 === (严格相等)，但它们都有各自的局限性，尤其是在处理对象的时候。

const obj1 = { a: 1, b: 2 };
const obj2 = { a: 1, b: 2 };

console.log(obj1 == obj2); // false
console.log(obj1 === obj2); // false

为什么都是一样的键值对，结果却是 false 呢？因为 == 和 === 比较的是对象的引用，而不是对象的内容。也就是说，它们比较的是这两个变量是不是指向内存中的同一个位置。

这在很多情况下会给我们带来麻烦，尤其是在函数式编程或者需要精确比较数据结构的时候。想象一下，你要写一个纯函数，根据输入的数据来决定是否更新UI，如果你的相等性判断不靠谱，那UI就会乱套。

Records and Tuples：救星驾到！

Records and Tuples 就是为了解决这个问题而生的。它们是JavaScript新增的两种数据结构，旨在提供不可变性和结构化相等。

Records: 类似对象，但是键值对是不可变的。
Tuples: 类似数组，但是元素是不可变的。

它们的关键特性就是 Structural Equality，也就是根据内容来判断相等，而不是根据引用。

Structural Equality：到底是什么？

简单来说，Structural Equality 就是深度比较两个数据结构的内容，如果内容完全相同，那么就认为它们相等。

const record1 = #{ a: 1, b: 2 }; // 使用 #{} 创建 Record
const record2 = #{ a: 1, b: 2 };

console.log(Object.is(record1, record2)); // true  (Object.is 用于严格相等，Records 可以使用)

const tuple1 = #[1, 2, 3]; // 使用 #[] 创建 Tuple
const tuple2 = #[1, 2, 3];

console.log(Object.is(tuple1, tuple2)); // true

看到没？即使 record1 和 record2 是不同的实例，它们的结构和值完全相同，所以 Object.is() 返回 true。这就是 Structural Equality 的魅力！

Records 和 Tuples 的语法

Records 和 Tuples 使用特殊的字面量语法来创建，以区别于普通的对象和数组，从而确保它们的不可变性。

Record: #{ key1: value1, key2: value2, ... }
Tuple: #[element1, element2, element3, ... ]

const myRecord = #{
  name: 'Alice',
  age: 30,
  address: #{
    city: 'New York',
    zip: '10001'
  }
};

const myTuple = #[1, 'hello', #{ nested: 'record' }];

不可变性：Structural Equality 的基石

Structural Equality 的实现依赖于 Records 和 Tuples 的不可变性。如果 Records 或 Tuples 的内容可以被修改，那么 Structural Equality 就变得不可靠，因为你无法保证比较的时候内容没有被改变。

不可变性意味着一旦 Records 或 Tuples 被创建，就不能再修改它们的键值对或元素。任何试图修改的操作都会创建一个新的 Records 或 Tuples。

const record = #{ a: 1, b: 2 };

// record.a = 3; // 报错！  (试图修改Record)

const newRecord = #{ ...record, a: 3 }; // 创建一个新的Record，a 的值为 3

console.log(record); // #{ a: 1, b: 2 } (原Record 保持不变)
console.log(newRecord); // #{ a: 3, b: 2 } (新Record)

Structural Equality 的深度比较

Structural Equality 的比较是深度的，这意味着它会递归地比较嵌套的 Records 和 Tuples。

const record1 = #{ a: 1, b: #{ c: 2 } };
const record2 = #{ a: 1, b: #{ c: 2 } };

console.log(Object.is(record1, record2)); // true

const tuple1 = #[1, #[2, 3]];
const tuple2 = #[1, #[2, 3]];

console.log(Object.is(tuple1, tuple2)); // true

即使 record1 和 record2 包含嵌套的 Record #{ c: 2 }， Structural Equality 仍然会递归地比较它们的内容，并最终判断它们是相等的。

Structural Equality 的优势

精确的相等性判断: 可以准确地判断两个数据结构是否具有相同的内容，避免了引用相等带来的问题。
简化函数式编程: 更容易编写纯函数，因为可以依赖 Structural Equality 来比较输入数据，从而确保函数的行为是可预测的。
提高性能: 在某些情况下，Structural Equality 可以提高性能。例如，在React等UI框架中，可以使用 Structural Equality 来判断组件是否需要重新渲染，从而避免不必要的更新。

Structural Equality 的局限性

性能开销: 深度比较的性能开销比引用比较要大。特别是在处理大型的、嵌套的数据结构时，性能问题会更加明显。
循环引用: Structural Equality 无法处理循环引用，否则会导致无限递归。

const record1 = #{};
const record2 = #{};

record1.a = record2;
record2.b = record1;

// Object.is(record1, record2); // 可能导致栈溢出

如何使用 Structural Equality

在 JavaScript 中，我们可以使用 Object.is() 来进行 Structural Equality 的比较。对于 Records 和 Tuples， Object.is() 会根据它们的结构和值来进行比较。

const record1 = #{ a: 1, b: 2 };
const record2 = #{ a: 1, b: 2 };

console.log(Object.is(record1, record2)); // true

const tuple1 = #[1, 2, 3];
const tuple2 = #[1, 2, 3];

console.log(Object.is(tuple1, tuple2)); // true

与其他相等性判断方式的比较

特性	`==` (宽松相等)	`===` (严格相等)	Structural Equality (Records and Tuples)
类型转换	会进行类型转换	不进行类型转换	不进行类型转换
比较方式	值比较	引用比较	深度值比较
对象和数组的比较	引用比较	引用比较	深度值比较
适用场景	避免使用	大部分情况	需要精确比较数据结构内容的情况
性能	较快	较快	相对较慢
不可变性要求	无	无	必须是不可变的数据结构

Records 和 Tuples 的实际应用场景

Redux 等状态管理库: 可以使用 Records 和 Tuples 来存储应用的状态，并使用 Structural Equality 来判断状态是否发生了变化，从而优化组件的渲染。
React 组件的 PureComponent: PureComponent 内部使用了浅比较来判断 props 和 state 是否发生了变化。如果 props 和 state 是 Records 和 Tuples，那么就可以利用 Structural Equality 来进行更精确的比较。
函数式编程: Records 和 Tuples 的不可变性和 Structural Equality 非常适合函数式编程的范式。
数据缓存: 可以使用 Records 和 Tuples 作为缓存的 key，并使用 Structural Equality 来判断缓存是否命中。

代码示例：Redux 中的应用

// 使用 Records 来定义 Redux 的 state
const initialState = #{
  count: 0,
  user: #{
    name: 'Guest',
    age: 0
  }
};

// reducer
function reducer(state = initialState, action) {
  switch (action.type) {
    case 'INCREMENT':
      return #{ ...state, count: state.count + 1 };
    case 'UPDATE_USER':
      return #{ ...state, user: #{ ...state.user, ...action.payload } };
    default:
      return state;
  }
}

// 使用 useSelector 来获取 state，并利用 Structural Equality 来优化渲染
function CounterComponent() {
  const count = useSelector(state => state.count);
  const user = useSelector(state => state.user);

  // 如果 count 和 user 没有发生变化，组件就不会重新渲染
  return (
    <div>
      <p>Count: {count}</p>
      <p>User: {user.name}, {user.age}</p>
    </div>
  );
}

在这个例子中，Redux 的 state 使用 Records 来定义，每次 dispatch action 时，都会创建一个新的 Record。 useSelector 会比较新旧 state 的 Record，如果它们的内容相同，就不会触发组件的重新渲染。

Records 和 Tuples 的未来

Records 和 Tuples 提案还在不断发展中，未来可能会有更多的特性和优化。但是，它们已经展示了 JavaScript 在处理数据结构方面的一些新的可能性。

总结

Structural Equality 是 Records 和 Tuples 的一个关键特性，它提供了精确的相等性判断，简化了函数式编程，并可以提高性能。虽然它有一些局限性，但仍然是一个非常有用的工具，值得我们学习和掌握。

最后的忠告

虽然 Structural Equality 很好用，但也要注意它的性能开销。在处理大型数据结构时，要谨慎使用，并进行性能测试，确保不会影响应用的性能。

好了，今天的讲座就到这里。希望大家对 Records and Tuples 的 Structural Equality 有了更深入的了解。感谢大家！如果有什么问题，欢迎提问。

发表回复 取消回复

发表回复取消回复