使用 StructuredClone 在 JavaScript 中進行深度複製

平台現在隨附 structuredClone()，這是用於深層複製的內建函式。

Surma

您過去必須先仰賴因應措施和程式庫，才能建立 JavaScript 值的深層副本，平台現在隨附 structuredClone()，這是內建的深度複製函式。

淺層副本

在 JavaScript 中複製值幾乎一律是「淺層」，與「深度」不同。也就是說，對深層巢狀值所做的變更會一併顯示在副本和原始副本中。

使用 物件展開運算子 ... 在 JavaScript 中建立淺層複本的其中一種方法：

const myOriginal = {
  someProp: "with a string value",
  anotherProp: {
    withAnotherProp: 1,
    andAnotherProp: true
  }
};

const myShallowCopy = {...myOriginal};

在淺層副本上直接新增或變更屬性只會影響副本，不會影響原始檔案：

myShallowCopy.aNewProp = "a new value";
console.log(myOriginal.aNewProp)
// ^ logs `undefined`

不過，新增或變更深層巢狀屬性會影響副本和原始檔案：

myShallowCopy.anotherProp.aNewProp = "a new value";
console.log(myOriginal.anotherProp.aNewProp) 
// ^ logs `a new value`

運算式 {...myOriginal} 會使用 Spread 運算子對 myOriginal 的 (列舉) 屬性疊代。它會使用屬性名稱和值，並逐一將這些屬性指派給新建立的空物件。因此，產生的物件形狀相同，但會複製屬性和值清單。系統也會複製這些值，但 JavaScript 會以不同方式處理所謂的原始值和非原始值。引述 MDN 的說法：

在 JavaScript 中，原始值 (原始值、原始資料類型) 是指非物件且沒有方法的資料。有七種原始資料類型：字串、數字、bigint、布林值、未定義、符號和空值。

MDN - 原始

非原始值會當成參照處理，也就是說，複製值的行為實際上只是複製同一基礎物件的參照，進而產生淺層複製行為。

深層複製

深層複製是淺層複製的反義。深層複製演算法也會逐一複製物件的屬性，但在找到對其他物件的參照時會遞迴叫用自身，並建立該物件的副本。這可能十分重要，可確保兩個程式碼片段不會意外共用物件，並在不知情的情況下修改彼此的狀態。

以往在 JavaScript 中建立值的深層，沒有任何簡單或好的方法。許多人會使用第三方程式庫，例如 Lodash 的 cloneDeep() 函式。這個問題最常見的解決方法是使用 JSON 的駭客攻擊：

const myDeepCopy = JSON.parse(JSON.stringify(myOriginal));

事實上，這是相當熱門的解決方法，V8 會積極最佳化 JSON.parse()，特別是上述模式，以盡可能加快速度。雖然速度快，但也有一些缺點和陷阱：

• 遞迴資料結構：當您提供遞迴資料結構時，JSON.stringify() 會擲回。使用連結清單或樹狀結構時，很容易發生這種情況。
• 內建類型：如果值包含 Map、Set、Date、RegExp 或 ArrayBuffer 等其他 JS 內建項目，系統會擲回 JSON.stringify()。
• 函式：JSON.stringify() 會悄悄捨棄函式。

結構化複製

平台必須在幾個地方建立 JavaScript 值的深度副本：在 IndexedDB 儲存 JS 值需要某種形式的序列化程序，才能儲存在磁碟中，之後經過反序列化才能還原 JS 值。同樣地，透過 postMessage() 將訊息傳送至 WebWorker 時，需要將 JS 值從一個 JS 領域轉移至另一個。這項功能所使用的演算法稱為「結構化複製」，直到最近才開放給開發人員使用。

但現在情況已經改變！HTML 規格已修訂，公開名為 structuredClone() 的函式，該函式會執行該演算法，讓開發人員輕鬆建立 JavaScript 值的深層副本。

const myDeepCopy = structuredClone(myOriginal);

這樣就大功告成了！這是整個 API如要進一步瞭解詳細資訊，請參閱 MDN 文章。

功能與限制

結構化複製可以解決 JSON.stringify() 技巧的許多缺點。結構化複製功能可以處理週期性資料結構，支援許多內建資料類型，而且通常更可靠且速度更快。

不過，它仍有一些限制，可能會讓您措手不及：

• 原型：如果您將 structuredClone() 與類別例項一起使用，您會取得純物件做為傳回值，因為結構化複製會捨棄物件的原型鏈結。
• 函式：如果物件包含函式，structuredClone() 會擲回 DataCloneError 例外狀況。
• 無法複製的值：某些值並非結構化可複製的值，最明顯的例子就是 Error 和 DOM 節點。這會導致 structuredClone() 擲回。

如果上述任何限制對您的用途造成重大影響，Lodash 等程式庫仍可提供其他深度複製演算法的自訂實作，這些實作可能或不一定適合您的用途。

成效

雖然我尚未進行新的微基準測試比較，但我在 2018 年初，也就是 structuredClone() 推出之前，就已進行比較。當時，JSON.parse() 是處理非常小物件的最快選項。我認為這項規定會維持不變。在較大的物件中，使用結構化複製功能的技術 (明顯) 會更快。考量到新版 structuredClone() 不會因濫用其他 API 而產生額外負擔，且比 JSON.parse() 更健全，因此建議您將其設為建立深層複本的預設方法。

結論

如果您需要在 JS 中建立值的深層複本 (可能是因為您使用了不可變動的資料結構，或是想確保函式可操控物件而不影響原始物件)，就不再需要尋找解決方法或程式庫。JS 生態系統現在有 structuredClone()。太棒了！