Vue 3响应性数据的深拷贝与浅拷贝：Proxy陷阱与性能开销的权衡分析 - 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

Vue 3 响应性数据的深拷贝与浅拷贝：Proxy陷阱与性能开销的权衡分析

大家好，今天我们来聊聊 Vue 3 响应式数据中的深拷贝和浅拷贝，以及它们与 Proxy 陷阱、性能开销之间的关系。理解这些概念对于编写高效、健壮的 Vue 应用至关重要。

什么是响应性数据？

在深入拷贝之前，我们先要理解 Vue 3 响应性数据的本质。Vue 3 使用 Proxy 对象来实现数据的响应式。简单来说，当你访问或修改响应式数据时，Proxy 会拦截这些操作，并通知 Vue 的响应系统，从而触发组件的重新渲染。

import { reactive } from 'vue';

const state = reactive({
  name: 'Alice',
  age: 30,
  address: {
    city: 'New York',
    zip: '10001'
  }
});

console.log(state.name); // 访问 name 属性，Proxy 拦截
state.age = 31; // 修改 age 属性，Proxy 拦截，触发重新渲染

这里的 state 对象是一个 Proxy 对象，而不是一个普通的 JavaScript 对象。这就是理解深拷贝和浅拷贝的关键所在。

浅拷贝：共享引用，修改联动

浅拷贝创建一个新对象，但它只复制原始对象中属性的引用。这意味着，如果原始对象包含嵌套对象或数组，浅拷贝后的对象仍然会引用原始对象中的这些嵌套结构。因此，修改浅拷贝后的对象中的嵌套结构，会影响到原始对象。

在 Vue 3 响应式数据中，浅拷贝尤其需要注意，因为它可能导致意外的副作用和难以调试的错误。

JavaScript 中的浅拷贝方法

常见的浅拷贝方法包括：

Object.assign()
展开运算符 (...)
Array.prototype.slice() (用于数组)

const original = reactive({
  name: 'Alice',
  address: {
    city: 'New York'
  }
});

// 使用 Object.assign() 浅拷贝
const shallowCopyAssign = Object.assign({}, original);

// 使用展开运算符浅拷贝
const shallowCopySpread = { ...original };

console.log(shallowCopyAssign.name); // Alice
console.log(shallowCopySpread.address.city); // New York

// 修改浅拷贝后的对象
shallowCopyAssign.name = 'Bob';
shallowCopySpread.address.city = 'Los Angeles';

console.log(original.name); // Alice (name 是基本类型，不受影响)
console.log(original.address.city); // Los Angeles (address 是对象，受影响)

Proxy 陷阱：浅拷贝的响应性问题

由于浅拷贝只复制引用，这意味着浅拷贝后的对象仍然指向原始响应式对象的嵌套结构。但是，浅拷贝本身不是响应式的。因此，如果修改浅拷贝对象中的嵌套结构，Vue 无法检测到这些修改，从而不会触发重新渲染。

import { reactive } from 'vue';

const state = reactive({
  name: 'Alice',
  address: {
    city: 'New York'
  }
});

const shallowCopy = { ...state };

// 修改浅拷贝后的对象的嵌套属性
shallowCopy.address.city = 'Los Angeles';

// Vue 不会检测到这个修改，组件不会重新渲染

解决浅拷贝的响应性问题

为了解决这个问题，我们需要确保浅拷贝后的嵌套对象也是响应式的。我们可以使用 reactive() 函数将浅拷贝后的嵌套对象转换为响应式对象。

import { reactive } from 'vue';

const state = reactive({
  name: 'Alice',
  address: {
    city: 'New York'
  }
});

const shallowCopy = { ...state, address: reactive({...state.address}) };

// 修改浅拷贝后的对象的嵌套属性
shallowCopy.address.city = 'Los Angeles';

// Vue 会检测到这个修改，组件会重新渲染

但是，这种方法只适用于一级嵌套。如果对象有多层嵌套，我们需要递归地将所有嵌套对象转换为响应式对象，这会变得非常复杂和容易出错。因此，在处理响应式数据时，我们通常更倾向于使用深拷贝。

深拷贝：完全复制，互不影响

深拷贝创建一个新对象，并递归地复制原始对象中的所有属性和嵌套结构。这意味着，深拷贝后的对象与原始对象完全独立，修改深拷贝后的对象不会影响到原始对象。

JavaScript 中的深拷贝方法

常见的深拷贝方法包括：

JSON.parse(JSON.stringify(obj)) (有局限性)
递归函数
使用第三方库，如 Lodash 的 _.cloneDeep()

使用 JSON.parse(JSON.stringify(obj))

这种方法简单粗暴，但有一些局限性：

无法复制函数
无法复制循环引用
Date 对象会被转换为字符串
RegExp 对象会被转换为 {}
undefined、Symbol、BigInt 会被忽略

const original = {
  name: 'Alice',
  address: {
    city: 'New York'
  },
  date: new Date(),
  func: () => console.log('Hello'),
  symbol: Symbol('test')
};

const deepCopyJSON = JSON.parse(JSON.stringify(original));

console.log(deepCopyJSON.date); // 字符串
console.log(deepCopyJSON.func); // undefined
console.log(deepCopyJSON.symbol); // undefined

递归函数实现深拷贝

递归函数可以处理更复杂的情况，但需要注意循环引用的问题。

function deepCopy(obj, map = new WeakMap()) {
  if (typeof obj !== 'object' || obj === null) {
    return obj;
  }

  // 解决循环引用
  if (map.has(obj)) {
    return map.get(obj);
  }

  const newObj = Array.isArray(obj) ? [] : {};
  map.set(obj, newObj);

  for (let key in obj) {
    if (obj.hasOwnProperty(key)) {
      newObj[key] = deepCopy(obj[key], map);
    }
  }

  return newObj;
}

const original = {
  name: 'Alice',
  address: {
    city: 'New York'
  },
  date: new Date(),
  func: () => console.log('Hello'),
  symbol: Symbol('test')
};

const deepCopyRecursive = deepCopy(original);

console.log(deepCopyRecursive.date); // Date 对象
console.log(deepCopyRecursive.func); // undefined (函数无法复制)
console.log(deepCopyRecursive.symbol); // undefined (Symbol 无法复制)

original.address.city = 'Los Angeles';
console.log(deepCopyRecursive.address.city); // New York (互不影响)

使用 Lodash 的 _.cloneDeep()

Lodash 提供了更完善的深拷贝实现，可以处理各种特殊情况。

import _ from 'lodash';

const original = {
  name: 'Alice',
  address: {
    city: 'New York'
  },
  date: new Date(),
  func: () => console.log('Hello'),
  symbol: Symbol('test')
};

const deepCopyLodash = _.cloneDeep(original);

console.log(deepCopyLodash.date); // Date 对象
console.log(deepCopyLodash.func); // undefined (函数无法复制)
console.log(deepCopyLodash.symbol); // Symbol('test') (Lodash 可以复制 Symbol)

original.address.city = 'Los Angeles';
console.log(deepCopyLodash.address.city); // New York (互不影响)

深拷贝与响应性

深拷贝会创建一个完全独立的对象，因此深拷贝后的对象不是响应式的。这意味着，即使修改深拷贝后的对象，Vue 也不会检测到这些修改，从而不会触发重新渲染。

import { reactive } from 'vue';
import _ from 'lodash';

const state = reactive({
  name: 'Alice',
  address: {
    city: 'New York'
  }
});

const deepCopy = _.cloneDeep(state);

// 修改深拷贝后的对象的属性
deepCopy.address.city = 'Los Angeles';

// Vue 不会检测到这个修改，组件不会重新渲染

何时使用深拷贝？

需要完全独立的对象副本： 当你需要一个与原始数据完全隔离的副本时，例如，在表单编辑中，你可能希望在用户提交之前，对数据的修改不影响原始数据。
避免意外的副作用： 当你需要在多个组件之间共享数据，并且不希望一个组件的修改影响到其他组件时。
处理复杂的数据结构： 当数据结构非常复杂，并且浅拷贝容易出错时。

性能开销的权衡

深拷贝比浅拷贝的性能开销要大得多。深拷贝需要递归地复制所有属性和嵌套结构，这会消耗大量的 CPU 时间和内存空间。因此，在性能敏感的场景下，我们需要谨慎使用深拷贝。

操作	性能开销	适用场景
浅拷贝	低	简单数据结构，不需要修改嵌套对象，或者需要修改嵌套对象并确保响应式。
深拷贝	高	复杂数据结构，需要完全独立的对象副本，避免意外的副作用。
`reactive`	中	将普通对象转换为响应式对象，在组件中使用响应式数据。

优化深拷贝的性能

避免不必要的深拷贝： 只在真正需要深拷贝的场景下才使用它。
使用优化的深拷贝算法： Lodash 的 _.cloneDeep() 经过了优化，比自己实现的递归函数更高效。
考虑使用不可变数据结构： 不可变数据结构可以避免深拷贝，因为修改数据会返回一个新的对象，而不会修改原始对象。

最佳实践

尽量使用浅拷贝： 在大多数情况下，浅拷贝已经足够满足需求，并且性能更好。
明确区分响应式数据和普通数据： 避免将响应式数据传递给不需要响应式的组件，或者将普通数据传递给需要响应式的组件。
使用 reactive() 函数来确保响应性： 当你需要修改浅拷贝后的嵌套对象，并且希望 Vue 检测到这些修改时，使用 reactive() 函数将嵌套对象转换为响应式对象。
在必要时使用深拷贝： 当你需要完全独立的对象副本，或者需要避免意外的副作用时，使用深拷贝。
注意深拷贝的性能开销： 在性能敏感的场景下，谨慎使用深拷贝，并考虑使用优化的深拷贝算法或不可变数据结构。

案例分析

案例 1：表单编辑

假设我们有一个表单，用户可以编辑姓名和地址。我们希望在用户提交之前，对数据的修改不影响原始数据。

<template>
  <input v-model="form.name" type="text">
  <input v-model="form.address.city" type="text">
  <button @click="handleSubmit">Submit</button>
</template>

<script>
import { reactive, onMounted } from 'vue';
import _ from 'lodash';

export default {
  setup() {
    const originalData = reactive({
      name: 'Alice',
      address: {
        city: 'New York'
      }
    });

    const form = reactive(_.cloneDeep(originalData)); // 使用深拷贝创建表单数据

    const handleSubmit = () => {
      // 将表单数据提交到服务器
      console.log('Submitted:', form);
      // 这里可以选择将form数据赋值回 originalData, 也可以选择不赋值，看具体需求
    };

    return {
      form,
      handleSubmit
    };
  }
};
</script>

在这个案例中，我们使用深拷贝创建了表单数据 form，这样用户对表单数据的修改不会影响到原始数据 originalData。

案例 2：组件间共享数据

假设我们有两个组件，都需要访问用户的信息。我们希望一个组件对用户信息的修改不会影响到另一个组件。

// Component A
<template>
  <p>Name: {{ user.name }}</p>
  <button @click="changeName">Change Name</button>
</template>

<script>
import { inject } from 'vue';

export default {
  setup() {
    const user = inject('user');

    const changeName = () => {
      user.name = 'Bob';
    };

    return {
      user,
      changeName
    };
  }
};
</script>

// Component B
<template>
  <p>Name: {{ user.name }}</p>
</template>

<script>
import { inject } from 'vue';

export default {
  setup() {
    const user = inject('user');

    return {
      user
    };
  }
};

// App.vue
<template>
  <ComponentA />
  <ComponentB />
</template>

<script>
import { provide, reactive } from 'vue';
import ComponentA from './ComponentA.vue';
import ComponentB from './ComponentB.vue';
import _ from 'lodash';

export default {
  components: {
    ComponentA,
    ComponentB
  },
  setup() {
    const originalUser = reactive({
      name: 'Alice'
    });

    const userA = originalUser; // 共享原始数据
    const userB = reactive(_.cloneDeep(originalUser)); // 深拷贝一份

    provide('user', userB); // 使用深拷贝后的数据

    return {};
  }
};
</script>

在这个案例中，ComponentA 修改了 user.name，由于 ComponentB 拿到的是深拷贝后的userB，因此 ComponentB 的用户信息不会受到影响。如果ComponentA 拿的是userA (也就是原始数据)，那么ComponentA 修改了 user.name, ComponentB也会受到影响。

Proxy 限制的绕过

有时候，我们可能会遇到需要绕过 Proxy 限制的情况，例如，在某些第三方库中，可能无法正确处理 Proxy 对象。在这种情况下，我们可以使用 toRaw() 函数将响应式对象转换为普通对象。

import { reactive, toRaw } from 'vue';

const state = reactive({
  name: 'Alice'
});

const rawState = toRaw(state);

// 现在 rawState 是一个普通的 JavaScript 对象，而不是 Proxy 对象

需要注意的是，toRaw() 函数返回的普通对象不是响应式的。因此，修改 rawState 不会触发重新渲染。

总结陈述

浅拷贝共享引用易联动，深拷贝完全复制互不扰；Proxy 陷阱需警惕，性能开销需权衡。

理解 Vue 3 响应式数据的深拷贝和浅拷贝，以及它们与 Proxy 的关系，是编写高效、健壮的 Vue 应用的关键。我们需要根据具体的场景，选择合适的拷贝方式，并注意性能开销。希望今天的分享对大家有所帮助！

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