JavaScript的WeakSet是什么？怎么用？

小伙伴们有没有觉得学习文章很有意思？有意思就对了！今天就给大家带来《JavaScript的WeakSet是什么？怎么使用？》，以下内容将会涉及到，若是在学习中对其中部分知识点有疑问，或许看了本文就能帮到你！

WeakSet是一种存储对象弱引用的集合，其核心特性在于不阻止垃圾回收。1. WeakSet与Set的核心区别：WeakSet持弱引用，Set持强引用；WeakSet仅存对象，Set可存任意值；WeakSet不可遍历且无size属性，Set反之。2. 使用场景包括避免DOM内存泄漏、标记已处理对象和防止循环引用。3. 主要限制有不可迭代、仅存对象、非确定性回收及无法手动清空。这些特性使WeakSet适用于临时标记对象而不影响其生命周期，但不适用于需遍历或精确跟踪对象的场景。

JavaScript的WeakSet，说白了，就是一种特殊的集合（Set），但它存放的不是普通值，而是对象的“弱引用”。这意味着，当你把一个对象添加到WeakSet里之后，如果这个对象在其他地方没有任何强引用了，垃圾回收机制就可以把它清理掉，即使它还在WeakSet里。这和普通的Set完全不同，普通Set会阻止垃圾回收，因为它持有的是强引用。所以，WeakSet的核心价值在于内存管理，它能帮你避免一些潜在的内存泄漏问题。

解决方案

使用WeakSet其实非常直接，但它的能力圈子比较小，不像Set那么万能。

首先，创建一个WeakSet实例：

const myWeakSet = new WeakSet();

接着，你可以往里面添加对象。记住，只能是对象，不能是原始值（比如字符串、数字、布尔值、null或undefined）。如果你尝试添加原始值，会报错。

const obj1 = { name: 'Alice' };
const obj2 = { name: 'Bob' };
let obj3 = { name: 'Charlie' }; // 注意这里用let，方便后续设置为null

myWeakSet.add(obj1);
myWeakSet.add(obj2);
myWeakSet.add(obj3);

console.log(myWeakSet.has(obj1)); // true
console.log(myWeakSet.has(obj2)); // true
console.log(myWeakSet.has(obj3)); // true

// 移除一个对象
myWeakSet.delete(obj1);
console.log(myWeakSet.has(obj1)); // false

// 当obj3不再有其他强引用时，它最终会被垃圾回收
obj3 = null;
// 此时myWeakSet.has(obj3) 仍然是true，但obj3这个对象本身可能已经被回收了。
// WeakSet的has方法是检查你传入的这个“引用”是否曾经被add过，而不是检查内部的“弱引用”是否还指向一个存活的对象。
// 这一点需要特别注意，你无法直接通过WeakSet来判断一个对象是否还在内存中。
// 它的主要作用是当对象被回收后，它会自动从WeakSet中移除。

这就是WeakSet最核心的三个方法：add()、has()、delete()。你不会找到size属性，也无法遍历WeakSet（没有forEach、keys、values、entries方法），这都是它“弱”特性带来的限制。你不能知道里面有多少个元素，也无法直接获取里面的元素，因为一旦外部引用消失，这些元素就可能随时被回收，遍历就失去了意义，也可能导致不确定的行为。

WeakSet与Set有什么核心区别？

WeakSet和Set虽然名字相似，但骨子里完全是两回事，它们解决的问题场景也大相径庭。理解这些区别是正确使用它们的关键。

最核心的区别，也是一切差异的根源，在于它们对所存储元素的引用方式：

1. 引用强度：

   • Set：持有对元素的强引用。这意味着只要一个元素存在于Set中，它就不会被垃圾回收机制回收，即使这个元素在程序其他地方已经没有强引用指向它了。Set的存在本身就是一种强引用。
   • WeakSet：持有对元素的弱引用。这意味着如果一个对象除了被WeakSet引用外，没有其他地方再强引用它，那么这个对象就可以被垃圾回收。WeakSet并不会阻止垃圾回收器清理这个对象。这就像一个“旁观者”的角色，它知道这个对象存在过，但不会去“拉住”它不让它走。

2. 存储内容：

   • Set：可以存储任何类型的值，包括原始值（字符串、数字、布尔值、null、undefined）和对象。
   • WeakSet：只能存储对象。如果你尝试添加原始值，会直接抛出TypeError。这是因为原始值没有“生命周期”的概念，它们不会被垃圾回收。

3. 可迭代性与大小：

   • Set：是可迭代的。你可以使用for...of循环、forEach方法、size属性来获取集合的大小，或者使用keys()、values()、entries()方法来遍历其中的元素。
   • WeakSet：不可迭代，也没有size属性。你无法知道WeakSet里当前有多少个元素，也无法直接获取或遍历里面的元素。这个限制是其弱引用特性的必然结果：因为弱引用的对象随时可能被回收，如果允许遍历，那么在你遍历的过程中，某个对象可能突然就被回收了，这会导致不确定性和难以预测的行为。

4. 主要用途：

   • Set：主要用于存储不重复的值，快速检查某个值是否存在，或者执行集合操作（如并集、交集）。它是一个通用的数据结构。
   • WeakSet：主要用于内存管理，特别是为了避免内存泄漏。它常用于标记或跟踪那些可能被动态创建和销毁的对象，而不需要担心这些标记本身会阻止对象的垃圾回收。

简单来说，如果你需要一个能够存储任何类型、可以遍历、可以知道大小的唯一值集合，用Set。如果你需要一个只存储对象、不阻止对象被垃圾回收、且不需要遍历或知道大小的集合，那么WeakSet才是你的选择。

什么时候应该考虑使用WeakSet？

WeakSet的使用场景相对比较小众，但一旦遇到需要它解决的问题，它就是不可替代的。核心思想就是：当你需要“标记”或“跟踪”一些对象，但又不希望这些标记本身阻止对象被内存回收时。

1. 避免DOM元素的内存泄漏： 这是最经典的场景之一。假设你有一些JavaScript逻辑需要和特定的DOM元素关联，比如，你可能想知道哪些DOM元素当前是“活跃”的，或者哪些元素已经被初始化过。如果你用普通的Set来存储这些DOM元素，那么即使这些DOM元素从文档中被移除（比如用户关闭了一个弹窗，弹窗的DOM被移除了），只要它还在你的Set里，它就无法被垃圾回收，从而导致内存泄漏。

   使用WeakSet，你就可以安全地跟踪这些DOM元素：

   const activeElements = new WeakSet();
   
   function activateElement(element) {
       // 假设这里对元素进行了一些操作，使其“活跃”
       element.classList.add('active');
       activeElements.add(element);
       console.log('Element activated and tracked.');
   }
   
   function deactivateElement(element) {
       // 假设这里对元素进行了一些操作，使其“非活跃”
       element.classList.remove('active');
       activeElements.delete(element);
       console.log('Element deactivated and untracked.');
   }
   
   const myDiv = document.createElement('div');
   document.body.appendChild(myDiv);
   
   activateElement(myDiv);
   console.log('Is myDiv tracked?', activeElements.has(myDiv)); // true
   
   // 当这个div从DOM中移除，并且不再有其他强引用时
   document.body.removeChild(myDiv);
   // 此时，如果myDiv没有其他引用，它最终会被垃圾回收，
   // 并且会自动从activeElements这个WeakSet中消失，不会造成内存泄漏。
   // 你不需要手动从WeakSet中delete它（虽然你也可以）。

   这种方式确保了当DOM元素生命周期结束时，与之关联的JavaScript对象也能被正确清理。

2. 标记已处理过的对象： 在某些算法或数据处理流程中，你可能需要标记那些已经被处理过的对象，以避免重复处理。如果这些对象在处理完后可能就不再需要了，但你又用强引用来标记它们，就会阻止它们的回收。WeakSet在这里就能派上用场。

   const processedObjects = new WeakSet();
   
   function processData(dataObject) {
       if (processedObjects.has(dataObject)) {
           console.log('Object already processed, skipping.');
           return;
       }
   
       // 模拟数据处理
       console.log('Processing data:', dataObject.id);
       // ...执行实际的数据处理逻辑...
   
       processedObjects.add(dataObject);
   }
   
   let item1 = { id: 1, value: 'A' };
   let item2 = { id: 2, value: 'B' };
   
   processData(item1); // Processing data: 1
   processData(item2); // Processing data: 2
   processData(item1); // Object already processed, skipping.
   
   // 假设item1现在不再需要了，设置为null
   item1 = null;
   // 当item1被垃圾回收后，它也会自动从processedObjects中移除。

3. 防止循环引用导致内存泄漏（较少见，但有其价值）： 虽然现代垃圾回收器（如标记-清除算法）通常能很好地处理循环引用，但在某些复杂场景下，特别是当对象生命周期难以预测时，使用WeakSet来管理某些关系可以提供额外的保障。例如，一个对象A引用了B，B又引用了A，如果它们不再被外部引用，垃圾回收器会清理它们。但如果B是某个事件监听器，且它被一个强引用集合持有，而这个集合又被A持有，就可能形成更复杂的链条。WeakSet可以作为一种弱关联的方式，避免这种强引用链的形成。

总的来说，当你需要一个“临时”或“非侵入性”的标记机制，且这个标记不应该影响被标记对象的生命周期时，WeakSet就是最合适的工具。

WeakSet在实际开发中可能遇到哪些限制或“坑”？

尽管WeakSet在特定场景下非常有用，但它也带着一些固有的限制和“坑”，这些是你在使用前必须清楚的。我个人觉得，这些限制恰恰是它“弱”特性的体现，理解了这些，也就理解了它的设计哲学。

1. 不可迭代性：无法获取所有元素，也无法遍历 这是WeakSet最显著的限制。你不能像Set那样用for...of循环它，也不能用forEach，更没有size属性来告诉你它里面有多少个元素。

   为什么会这样？因为WeakSet中的对象可能随时被垃圾回收。如果你能遍历它，那么在你遍历的过程中，某个对象可能突然就被回收了，这会导致迭代器崩溃，或者返回一个已经不存在的引用，这显然是不可接受的。所以，设计者干脆就禁止了这种操作。

   这意味着什么？ 你不能用WeakSet来维护一个你需要经常查看或操作所有成员的列表。它仅仅是一个“检查器”，让你知道某个特定的对象是否曾经被添加到这个集合里。

   “坑”点： 很多初学者会误以为WeakSet可以像Set一样使用，然后尝试遍历，结果发现报错或行为不符合预期。记住，它就是个黑箱，你只能问它“有没有你认识的这个对象？”，不能问“你都认识谁啊？”。

2. 只能存储对象，不能存储原始值 如果你尝试往WeakSet里添加字符串、数字、布尔值、null或undefined，JavaScript会立即抛出TypeError。

   const ws = new WeakSet();
   ws.add('hello'); // TypeError: Invalid value used in WeakSet
   ws.add(123);     // TypeError: Invalid value used in WeakSet

   为什么？ 原始值没有“生命周期”的概念，它们不会被垃圾回收。WeakSet的设计目的就是为了配合垃圾回收机制，管理对象的内存。如果允许存储原始值，那么“弱引用”的概念就失去了意义。

   “坑”点： 当你从一个混合数据源中取值并尝试添加到WeakSet时，如果没有进行类型检查，很容易踩到这个坑。

3. 非确定性：你无法知道对象何时被垃圾回收 垃圾回收是一个非确定性的过程，由JavaScript引擎自行决定何时执行。这意味着你添加到一个WeakSet里的对象，即使外部所有强引用都消失了，也无法确定它何时会从WeakSet中被移除。它可能立即被移除，也可能在内存压力大时才被移除，甚至在程序结束前都未被移除。

   这意味着什么？ 你不能依赖WeakSet来精确地跟踪对象的生命周期。你不能说“当WeakSet.has(obj)返回false时，我就知道obj已经被回收了”。has方法只是检查你传入的这个引用是否曾经被添加到集合中，它不直接反映对象是否还存活。只有当你再次尝试访问obj，而obj已经为null或undefined时，你才能确定它已经被回收。

   “坑”点： 试图通过WeakSet的has方法来判断一个对象是否存活，或者试图在对象被回收后立即执行某些清理逻辑，这都是不可靠的。WeakSet主要提供的是“当对象被回收时，我不会阻止它，并且我会自动清理掉对它的弱引用”这个保证，而不是一个精确的生命周期监听器。

4. 无法手动“清空”WeakSetWeakSet没有像Set.prototype.clear()这样的方法。如果你想清空一个WeakSet，你只能通过删除每个已知对象的引用，或者让WeakSet实例本身超出作用域被回收。

   “坑”点： 如果你在一个长生命周期的WeakSet中，需要定期清理掉某些不再需要的对象，你必须手动调用delete()方法，前提是你还持有这些对象的强引用。如果没有强引用，那就只能等垃圾回收。

总而言之，WeakSet是一个非常专一的工具，它只做一件事：在不阻止对象被垃圾回收的前提下，提供一个“弱引用”的集合。它的所有限制都源于这个核心特性。理解这些限制，才能避免把它用在不适合的场景，从而发挥它真正的价值。

今天关于《JavaScript的WeakSet是什么？怎么用？》的内容介绍就到此结束，如果有什么疑问或者建议，可以在golang学习网公众号下多多回复交流；文中若有不正之处，也希望回复留言以告知！