Set、Map、WeakSet 和 WeakMap

在 JavaScript 中，Set、Map、WeakSet 和 WeakMap 是四种重要的集合类型，它们各自有独特的特性和适用场景。理解它们的区别对于编写高效、安全的代码至关重要。

一、Set（集合）

1. 基本特性

• 唯一值：存储唯一的值，重复值会被自动过滤
• 无序性：元素没有特定顺序，不能通过索引访问
• 可迭代：支持 for...of、forEach 等迭代方法

2. 常用方法

• add(value)：添加值，返回 Set 本身
• delete(value)：删除值，返回布尔值表示是否成功
• has(value)：检查值是否存在
• clear()：清空集合
• size：返回元素数量

3. 示例

const set = new Set();
set.add(1);
set.add(2);
set.add(2); // 重复值，会被忽略

console.log(set.size); // 2
console.log(set.has(2)); // true

set.delete(1);
console.log(set.has(1)); // false

// 迭代
for (const value of set) {
  console.log(value); // 2
}

4. 应用场景

• 数组去重：[...new Set([1, 2, 2, 3])]
• 快速查找：has 方法效率高于 Array.includes
• 存储不重复的值集合

二、Map（映射）

1. 基本特性

• 键值对：存储键值对，键和值可以是任意类型
• 有序性：按照插入顺序迭代元素
• 可迭代：支持 for...of、forEach 等迭代方法

2. 常用方法

• set(key, value)：设置键值对，返回 Map 本身
• get(key)：获取键对应的值，不存在时返回 undefined
• delete(key)：删除键值对，返回布尔值表示是否成功
• has(key)：检查键是否存在
• clear()：清空映射
• size：返回键值对数量

3. 示例

const map = new Map();
const objKey = { id: 1 };

map.set(objKey, 'value associated with objKey');
map.set('stringKey', 42);

console.log(map.get(objKey)); // 'value associated with objKey'
console.log(map.has('stringKey')); // true
console.log(map.size); // 2

// 迭代
for (const [key, value] of map) {
  console.log(key, value);
}

4. 与 Object 的区别

5. 应用场景

• 复杂键的映射：例如使用对象作为键
• 频繁增删键值对的场景
• 需要有序遍历的场景

三、WeakSet（弱集合）

1. 基本特性

• 只能存储对象：存储的对象必须是引用类型
• 弱引用：对对象的引用是弱引用，不阻止对象被垃圾回收
• 不可迭代：不支持 for...of、size 等属性和方法
• 方法有限：只有 add、delete、has 三个方法

2. 示例

const weakSet = new WeakSet();
const obj = {};

weakSet.add(obj);
console.log(weakSet.has(obj)); // true

// 无法遍历 WeakSet
// 以下代码会报错：TypeError: weakSet is not iterable
// for (const item of weakSet) { ... }

3. 弱引用特性

let obj = {};
const weakSet = new WeakSet();
weakSet.add(obj);

console.log(weakSet.has(obj)); // true

// 释放对象引用
obj = null;

// 垃圾回收后，WeakSet 中该对象会被自动移除

4. 应用场景

• 存储 DOM 元素引用，避免内存泄漏
• 跟踪对象是否存在，但不阻止其被回收
• 实现私有状态（通过 WeakSet 存储对象标识）

四、WeakMap（弱映射）

1. 基本特性

• 键只能是对象：值可以是任意类型
• 弱引用：键对对象的引用是弱引用，不阻止对象被垃圾回收
• 不可迭代：不支持 for...of、size 等属性和方法
• 方法有限：只有 set、get、delete、has 四个方法

2. 示例

const weakMap = new WeakMap();
const objKey = {};

weakMap.set(objKey, 'secret value');
console.log(weakMap.get(objKey)); // 'secret value'

// 无法遍历 WeakMap
// 以下代码会报错：TypeError: weakMap is not iterable
// for (const [key, value] of weakMap) { ... }

3. 弱引用特性

let obj = {};
const weakMap = new WeakMap();
weakMap.set(obj, 'data');

console.log(weakMap.has(obj)); // true

// 释放对象引用
obj = null;

// 垃圾回收后，WeakMap 中该键值对会被自动移除

4. 应用场景

• 存储对象的私有数据（如 React 的 ref 实现）
• 缓存计算结果，避免内存泄漏
• DOM 元素关联元数据（元素被移除时自动清理）

五、四者对比表格

六、面试高频问题

1. Set 和数组的区别是什么？
   答：Set 存储唯一值，不支持索引访问，插入和查找效率更高；数组允许重复值，支持索引访问和更多操作方法。

2. Map 和 Object 的主要区别有哪些？
   答：Map 的键可以是任意类型，保持插入顺序，有明确的 size 属性，且默认没有原型链上的键；Object 的键只能是字符串或 Symbol，不保证顺序，需要手动计算大小。

3. WeakSet 和 WeakMap 的弱引用特性有什么用？
   答：弱引用不会阻止对象被垃圾回收，适合存储临时关联数据，避免内存泄漏。例如，当 DOM 元素被移除时，WeakMap 中关联的元数据会自动被清理。

4. 什么情况下应该使用 WeakMap？
   答：适合以下场景：

   • 存储对象的私有数据
   • 缓存计算结果，且不希望阻止对象被回收
   • 关联 DOM 元素的元数据

5. 如何实现一个对象的私有属性？
   答：可以使用 WeakMap 实现：

   const privateData = new WeakMap();
   
   class MyClass {
     constructor() {
       privateData.set(this, {
         secret: 'private value'
       });
     }
   
     getSecret() {
       return privateData.get(this).secret;
     }
   }
   

总结

• Set：用于存储唯一值的集合，适合去重和成员检测
• Map：用于键值对映射，支持任意类型的键，保持插入顺序
• WeakSet：存储对象的弱集合，不阻止对象被回收，不可迭代
• WeakMap：以对象为键的弱映射，用于存储私有数据或临时关联

在选择使用哪种集合类型时，需要考虑数据类型、是否需要弱引用、是否需要迭代以及性能要求等因素。合理使用这些集合类型可以使代码更加高效、安全和易维护。