lodash里的cloneDeep函数来解决深拷贝的场景，但你有没有思考过lodash里的cloneDeep函数是如何实现的？

虽然我们可以直接使用lodash，但是学习深拷贝函数的实现原理仍然是非常有意义的，深拷贝也是一道非常经典的前端面试题，，其可以考察面试者的很多方面，比如基本功，代码能力，逻辑能力。

深拷贝看似简单，但要想实现一个完美的深拷贝却并不容易，通过我的面试考察经验来看 ，只有 50%的人能够实现基础版本，能实现完美版本的竟然不到1%，这是因为深拷贝存在很多坑，举个例子：

你知道使用JSON.stringify来实现深拷贝是有bug的吗？你会使用循环实现深拷贝？如果拷贝的对象存在循环引用该怎么破解？

如果你回答不上来上面的问题，那么继续往下阅读吧，本文将破解深拷贝的谜题，由浅入深，环环相扣，总共涉及4种深拷贝方式，每种方式都有自己的特点和个性。

深拷贝 VS 浅拷贝

开始之前先科普下什么是深拷贝，和深拷贝有关系的另个一术语是浅拷贝又是什么意思呢？

其实深拷贝和浅拷贝都是针对的引用类型，JS中的变量类型分为值类型（基本类型）和引用类型；对值类型进行复制操作会对值进行一份拷贝，而对引用类型赋值，则会进行地址的拷贝，最终两个变量指向同一份数据

// 引用类型指向同一份数据var a = {c: 1};var b = a;a.c = 2;console.log(a.c, b.c); // 2, 2 全是2，a b指向同一份数据

对于引用类型，会导致a b指向同一份数据，此时如果对其中一个进行修改，就会影响到另外一个，有时候这可能不是我们想要的结果，如果对这种现象不清楚的话，还可能造成不必要的bug。

最简单的深拷贝

深拷贝的问题其实可以分解成两个问题，浅拷贝+递归，什么意思呢？假设我们有如下数据

var a1 = {b: {c: {d: 1}};

使用递归实现深拷贝的示例代码如下：

function clone(source) {    var target = {};    for(var i in source) {        if (source.hasOwnProperty(i)) {            if (typeof source[i] === 'object') {                target[i] = clone(source[i]); // 注意这里            } else {                target[i] = source[i];            }        }    }    return target;}

大部分人都能写出上面的代码，但如果问上面的代码有什么问题吗？就很少有人答得上来了，聪明的你能找到问题吗？

其实上面的代码问题太多了，先来举几个例子吧

没有对参数做检验判断是否对象的逻辑不够严谨没有考虑数组的兼容

其实吧这三个都是小问题，其实递归方法最大的问题在于爆栈，当数据的层次很深是就会栈溢出

下面的代码可以生成指定深度和每层广度的代码，这段代码我们后面还会再次用到

function createData(deep, breadth) {    var data = {};    var temp = data;    for (var i = 0; i < deep; i++) {        temp = temp['data'] = {};        for (var j = 0; j < breadth; j++) {            temp[j] = j;        }    }    return data;}createData(1, 3); // 1层深度，每层有3个数据 {data: {0: 0, 1: 1, 2: 2}}createData(3, 0); // 3层深度，每层有0个数据 {data: {data: {data: {}}}}

当clone层级很深的话就会栈溢出，但数据的广度不会造成溢出

clone(createData(1000)); // okclone(createData(10000)); // Maximum call stack size exceededclone(createData(10, 100000)); // ok 广度不会溢出

其实大部分情况下不会出现这么深层级的数据，但这种方式还有一个致命的问题，就是循环引用，举个例子

var a = {};a.a = a;clone(a) // Maximum call stack size exceeded 直接死循环了有没有，/(ㄒoㄒ)/~~

关于循环引用的问题解决思路有两种，一种是循环检测，一种是暴力破解，关于循环检测大家可以自己思考下；关于暴力破解我们会在下面的内容中详细讲解

一行代码的深拷贝

有些同学可能见过用系统自带的JSON来做深拷贝的例子，下面来看下代码实现

function cloneJSON(source) {    return JSON.parse(JSON.stringify(source));}

其实我第一次简单这个方法的时候，由衷的表示佩服，其实利用工具，达到目的，是非常聪明的做法

下面来测试下cloneJSON有没有溢出的问题，看起来cloneJSON内部也是使用递归的方式

cloneJSON(createData(10000)); // Maximum call stack size exceeded

既然是用了递归，那循环引用呢？并没有因为死循环而导致栈溢出啊，原来是JSON.stringify内部做了循环引用的检测，正是我们上面提到破解循环引用的第一种方法：循环检测

var a = {};a.a = a;cloneJSON(a) // Uncaught TypeError: Converting circular structure to JSON

其实破解递归爆栈的方法有两条路，第一种是消除尾递归，但在这个例子中行不通，第二种方法就是干脆不用递归，改用循环，当我提出用循环来实现时，基本上90%的前端都是写不出来的代码的，下面来介绍下实现思路

举个例子，假设有如下的数据结构

var a = {    a1: 1,    a2: {        b1: 1,        b2: {            c1: 1        }    }}

这不就是一个树吗，其实只要把数据横过来看就非常明显了

    a  /   \ a1   a2         |    / \          1   b1 b2          |   |             1  c1         |         1

用循环遍历一棵树，需要借助一个栈，当栈为空时就遍历完了，栈里面存储下一个需要拷贝的节点

首先我们往栈里放入种子数据，key用来存储放哪一个父元素的那一个子元素拷贝对象

然后遍历当前节点下的子元素，如果是对象就放到栈里，否则直接拷贝

function cloneLoop(x) {    const root = {};    const loopList = [{ parent: root, key: undefined, data: x }];    while(loopList.length) {        // 深度优先        const node = loopList.pop();        const parent = node.parent;        const key = node.key;        const data = node.data;        // 初始化赋值目标，key为undefined则拷贝到父元素，否则拷贝到子元素        let res = parent;        if (typeof key !== 'undefined') {            res = parent[key] = {};        }        for(let k in data) {            if (data.hasOwnProperty(k)) {                if (typeof data[k] === 'object') {                    // 下一次循环                    loopList.push({ parent: res, key: k, data: data[k] });                } else {                    res[k] = data[k];                }            }        }    }    return root;}

改用循环后，再也不会出现爆栈的问题了，但是对于循环引用依然无力应对

破解循环引用

有没有一种办法可以破解循环应用呢？别着急，我们先来看另一个问题，上面的三种方法都存在的一个问题就是引用丢失，这在某些情况下也许是不能接受的

举个例子，假如一个对象a，a下面的两个键值都引用同一个对象b，经过深拷贝后，a的两个键值会丢失引用关系，从而变成两个不同的对象，o(╯□╰)o

var b = {};var a = {a1: b, a2: b};a.a1 === a.a2 // truevar c = clone(a);c.a1 === c.a2 // false

如果我们发现个新对象就把这个对象和他的拷贝存下来，每次拷贝对象前，都先看一下这个对象是不是已经拷贝过了，如果拷贝过了，就不需要拷贝了，直接用原来的，这样我们就能够保留引用关系了，✧(≖ ◡ ≖✿)嘿嘿

但是代码怎么写呢，o(╯□╰)o，别急往下看，其实和循环的代码大体一样，不一样的地方我用// ==========标注出来了

引入一个数组uniqueList用来存储已经拷贝的数组，每次循环遍历时，先判断对象是否在uniqueList中了，如果在的话就不执行拷贝逻辑了

find是抽象的一个函数，其实就是遍历uniqueList

// 保持引用关系function cloneForce(x) {    while(loopList.length) {        // =============        // 数据已经存在        let uniqueData = find(uniqueList, data);        if (uniqueData) {            parent[key] = uniqueData.target;            continue; // 中断本次循环        }        // 数据不存在        // 保存源数据，在拷贝数据中对应的引用        uniqueList.push({ source: data, target: res });        // =============        for(let k in data) {            // 省略代码        }    }    return root;}function find(arr, item) {    for(let i = 0; i < arr.length; i++) {        if (arr[i].source === item) {            return arr[i];        }    }    return null;}

下面来验证一下效果，amazing

var b = {};var a = {a1: b, a2: b};a.a1 === a.a2 // truevar c = cloneForce(a);c.a1 === c.a2 // true

接下来再说一下如何破解循环引用，等一下，上面的代码好像可以破解循环引用啊，赶紧验证一下

惊不惊喜，(*^__^*) 嘻嘻……

var a = {};a.a = a;cloneForce(a)

看起来完美的cloneForce是不是就没问题呢？cloneForce有两个问题

第一个问题，所谓成也萧何，败也萧何，如果保持引用不是你想要的，那就不能用cloneForce了；

第二个问题，cloneForce在对象数量很多时会出现很大的问题，如果数据量很大不适合使用cloneForce

性能对比

上边的内容还是有点难度，下面我们来点更有难度的，对比一下不同方法的性能

我们先来做实验，看数据，影响性能的原因有两个，一个是深度，一个是每层的广度，我们采用固定一个变量，只让一个变量变化的方式来测试性能

测试的方法是在指定的时间内，深拷贝执行的次数，次数越多，证明性能越好

下面的runTime是测试代码的核心片段，下面的例子中，我们可以测试在2秒内运行clone(createData(500, 1)的次数

function runTime(fn, time) {    var stime = Date.now();    var count = 0;    while(Date.now() - stime < time) {        fn();        count++;    }    return count;}runTime(function () { clone(createData(500, 1)) }, 2000);

下面来做第一个测试，将广度固定在100，深度由小到大变化，记录1秒内执行的次数

深度

clone

cloneJSON

cloneLoop

cloneForce

500

351

212

338

372

1000

174

104

175

143

1500

116

67

112

82

2000

92

50

88

69

将上面的数据做成表格可以发现，一些规律

随着深度变小，相互之间的差异在变小clone和cloneLoop的差别并不大cloneLoop > cloneForce > cloneJSON

我们先来分析下各个方法的时间复杂度问题，各个方法要做的相同事情，这里就不计算，比如循环对象，判断是否为对象

clone时间 = 创建递归函数 + 每个对象处理时间cloneJSON时间 = 循环检测 + 每个对象处理时间 * 2 （递归转字符串 + 递归解析）cloneLoop时间 = 每个对象处理时间cloneForce时间 = 判断对象是否缓存中 + 每个对象处理时间

cloneJSON的速度只有clone的50%，很容易理解，因为其会多进行一次递归时间

cloneForce由于要判断对象是否在缓存中，而导致速度变慢，我们来计算下判断逻辑的时间复杂度，假设对象的个数是n，则其时间复杂度为O(n2)，对象的个数越多，cloneForce的速度会越慢

1 + 2 + 3 ... + n = n^2/2 - 1

关于clone和cloneLoop这里有一点问题，看起来实验结果和推理结果不一致，其中必有蹊跷

接下来做第二个测试，将深度固定在10000，广度固定为0，记录2秒内执行的次数

宽度

clone

cloneJSON

cloneLoop

cloneForce

0

13400

3272

14292

989

排除宽度的干扰，来看看深度对各个方法的影响

随着对象的增多，cloneForce的性能低下凸显cloneJSON的性能也大打折扣，这是因为循环检测占用了很多时间cloneLoop的性能高于clone，可以看出递归新建函数的时间和循环对象比起来可以忽略不计

下面我们来测试一下cloneForce的性能极限，这次我们测试运行指定次数需要的时间

var data1 = createData(2000, 0);var data2 = createData(4000, 0);var data3 = createData(6000, 0);var data4 = createData(8000, 0);var data5 = createData(10000, 0);cloneForce(data1)cloneForce(data2)cloneForce(data3)cloneForce(data4)cloneForce(data5)

通过测试发现，其时间成指数级增长，当对象个数大于万级别，就会有300ms以上的延迟

总结

尺有所短寸有所长，无关乎好坏优劣，其实每种方法都有自己的优缺点，和适用场景，人尽其才，物尽其用，方是真理

下面对各种方法进行对比，希望给大家提供一些帮助

clone

cloneJSON

cloneLoop

cloneForce

难度

☆☆

☆

☆☆☆

☆☆☆☆

兼容性

ie6

ie8

ie6

ie6

循环引用

一层

不支持

一层

支持

栈溢出

会

会

不会

不会

保持引用

否

否

否

是

适合场景

一般数据拷贝

一般数据拷贝

层级很多

保持引用关系