(建议精读)原生JS灵魂之问(中)，检验自己是否真的熟悉JavaScript？

笔者最近在对原生JS的知识做系统梳理，因为我觉得JS作为前端工程师的根本技术，学再多遍都不为过。打算来做一个系列，一共分三次发，以一系列的问题为驱动，当然也会有追问和扩展，内容系统且完整，对初中级选手会有很好的提升，高级选手也会得到复习和巩固。这是本系列的第二篇。

扫了一眼目录后，也许你可能会说：这些八百年都用不到的东西，我为什么要会?是，我承认真实业务场景中遇到诸如手写splice、深拷贝的场景并不多，但我要说的是，问这些问题的初衷并不是让你拿到平时去用的，而是检验你对JS语言的理解有没有到达那样的水准，有一些边界情况是否能够考虑到，有没有基本的计算机素养(比如最基本的排序方法到底理不理解)，未来有没有潜力去设计出更加优秀的产品或者框架。如果你仅仅是想通过一篇文章来解决业务中的临时问题，那不好意思，请出门左拐，这篇文章确实不适合你。但如果你觉得自己的原生编程能力还有待提高，想让自己的思维能力上一个台阶，希望我这篇”呕心沥血”整理了1万六千多字的文章能够让你有所成长。另外补充一句，本文并不针对面试，但以下任何一篇的内容放在面试中，都是非常惊艳的操作：）

第七篇: 函数的arguments为什么不是数组？如何转化成数组？

因为arguments本身并不能调用数组方法，它是一个另外一种对象类型，只不过属性从0开始排，依次为0，1，2…最后还有callee和length属性。我们也把这样的对象称为类数组。

常见的类数组还有：

1. 用getElementsByTagName/ClassName()获得的HTMLCollection
1. 用querySelector获得的nodeList

那这导致很多数组的方法就不能用了，必要时需要我们将它们转换成数组，有哪些方法呢？

1. Array.prototype.slice.call()

function sum(a, b) {
  let args = Array.prototype.slice.call(arguments);
  console.log(args.reduce((sum, cur) => sum + cur));//args可以调用数组原生的方法啦
}
sum(1, 2);//3

2. Array.from()

function sum(a, b) {
  let args = Array.from(arguments);
  console.log(args.reduce((sum, cur) => sum + cur));//args可以调用数组原生的方法啦
}
sum(1, 2);//3

这种方法也可以用来转换Set和Map哦！

3. ES6展开运算符

function sum(a, b) {
  let args = [...arguments];
  console.log(args.reduce((sum, cur) => sum + cur));//args可以调用数组原生的方法啦
}
sum(1, 2);//3

4. 利用concat+apply

function sum(a, b) {
  let args = Array.prototype.concat.apply([], arguments);//apply方法会把第二个参数展开
  console.log(args.reduce((sum, cur) => sum + cur));//args可以调用数组原生的方法啦
}
sum(1, 2);//3

当然，最原始的方法就是再创建一个数组，用for循环把类数组的每个属性值放在里面，过于简单，就不浪费篇幅了。

第八篇: forEach中return有效果吗？如何中断forEach循环？

在forEach中用return不会返回，函数会继续执行。

let nums = [1, 2, 3];
nums.forEach((item, index) => {
  return;//无效
})

中断方法：

使用try监视代码块，在需要中断的地方抛出异常。
官方推荐方法（替换方法）：用every和some替代forEach函数。every在碰到return false的时候，中止循环。some在碰到return true的时候，中止循环

第九篇: JS判断数组中是否包含某个值

方法一：array.indexOf

此方法判断数组中是否存在某个值，如果存在，则返回数组元素的下标，否则返回-1。

var arr=[1,2,3,4];
var index=arr.indexOf(3);
console.log(index);

方法二：array.includes(searcElement[,fromIndex])

此方法判断数组中是否存在某个值，如果存在返回true，否则返回false

var arr=[1,2,3,4];
if(arr.includes(3))
    console.log("存在");
else
    console.log("不存在");

方法三：array.find(callback[,thisArg])

返回数组中满足条件的第一个元素的值，如果没有，返回undefined

var arr=[1,2,3,4];
var result = arr.find(item =>{
    return item > 3
});
console.log(result);

方法四：array.findeIndex(callback[,thisArg])

返回数组中满足条件的第一个元素的下标，如果没有找到，返回-1]

var arr=[1,2,3,4];
var result = arr.findIndex(item =>{
    return item > 3
});
console.log(result);

当然，for循环当然是没有问题的，这里讨论的是数组方法，就不再展开了。

第十篇: JS中flat—数组扁平化

对于前端项目开发过程中，偶尔会出现层叠数据结构的数组，我们需要将多层级数组转化为一级数组（即提取嵌套数组元素最终合并为一个数组），使其内容合并且展开。那么该如何去实现呢？

需求:多维数组=>一维数组

let ary = [1, [2, [3, [4, 5]]], 6];// -> [1, 2, 3, 4, 5, 6]
let str = JSON.stringify(ary);

1. 调用ES6中的flat方法

ary = ary.flat(Infinity);

2. replace + split

ary = str.replace(/(\[|\])/g, '').split(',')

3. replace + JSON.parse

str = str.replace(/(\[|\])/g, '');
str = '[' + str + ']';
ary = JSON.parse(str);

4. 普通递归

let result = [];
let fn = function(ary) {
  for(let i = 0; i < ary.length; i++) {
    let item = ary[i];
    if (Array.isArray(ary[i])){
      fn(item);
    } else {
      result.push(item);
    }
  }
}

5. 利用reduce函数迭代

function flatten(ary) {
    return ary.reduce((pre, cur) => {
        return pre.concat(Array.isArray(cur) ? flatten(cur) : cur);
    }, []);
}
let ary = [1, 2, [3, 4], [5, [6, 7]]]
console.log(flatten(ary))

6：扩展运算符

//只要有一个元素有数组，那么循环继续
while (ary.some(Array.isArray)) {
  ary = [].concat(...ary);
}

这是一个比较实用而且很容易被问到的问题，欢迎大家交流补充。

第十一篇: JS数组的高阶函数——基础篇

1.什么是高阶函数

概念非常简单，如下:

一个函数就可以接收另一个函数作为参数或者返回值为一个函数，这种函数就称之为高阶函数。

那对应到数组中有哪些方法呢？

2.数组中的高阶函数

1.map

参数:接受两个参数，一个是回调函数，一个是回调函数的this值(可选)。

其中，回调函数被默认传入三个值，依次为当前元素、当前索引、整个数组。

创建一个新数组，其结果是该数组中的每个元素都调用一个提供的函数后返回的结果
对原来的数组没有影响

let nums = [1, 2, 3];
let obj = {val: 5};
let newNums = nums.map(function(item,index,array) {
  return item + index + array[index] + this.val; 
  //对第一个元素，1 + 0 + 1 + 5 = 7
  //对第二个元素，2 + 1 + 2 + 5 = 10
  //对第三个元素，3 + 2 + 3 + 5 = 13
}, obj);
console.log(newNums);//[7, 10, 13]

当然，后面的参数都是可选的，不用的话可以省略。

2. reduce

参数: 接收两个参数，一个为回调函数，另一个为初始值。回调函数中四个默认参数，依次为积累值、当前值、当前索引和整个数组。

let nums = [1, 2, 3];
// 多个数的加和
let newNums = nums.reduce(function(preSum,curVal,currentIndex,array) {
  return preSum + curVal; 
}, 0);
console.log(newNums);//6

不传默认值会怎样？

不传默认值会自动以第一个元素为初始值，然后从第二个元素开始依次累计。

3. filter

参数: 一个函数参数。这个函数接受一个默认参数，就是当前元素。这个作为参数的函数返回值为一个布尔类型，决定元素是否保留。

filter方法返回值为一个新的数组，这个数组里面包含参数里面所有被保留的项。

let nums = [1, 2, 3];
// 保留奇数项
let oddNums = nums.filter(item => item % 2);
console.log(oddNums);

4. sort

参数: 一个用于比较的函数，它有两个默认参数，分别是代表比较的两个元素。

举个例子:

let nums = [2, 3, 1];
//两个比较的元素分别为a, b
nums.sort(function(a, b) {
  if(a > b) return 1;
  else if(a < b) return -1;
  else if(a == b) return 0;
})

当比较函数返回值大于0，则 a 在 b 的后面，即a的下标应该比b大。

反之，则 a 在 b 的后面，即 a 的下标比 b 小。

整个过程就完成了一次升序的排列。

当然还有一个需要注意的情况，就是比较函数不传的时候，是如何进行排序的？

答案是将数字转换为字符串，然后根据字母unicode值进行升序排序，也就是根据字符串的比较规则进行升序排序。

第十二篇: 能不能实现数组map方法 ?

依照 ecma262 草案，实现的map的规范如下:

下面根据草案的规定一步步来模拟实现map函数:

Array.prototype.map = function(callbackFn, thisArg) {
  // 处理数组类型异常
  if (this === null || this === undefined) {
    throw new TypeError("Cannot read property 'map' of null or undefined");
  }
  // 处理回调类型异常
  if (Object.prototype.toString.call(callbackfn) != "[object Function]") {
    throw new TypeError(callbackfn + ' is not a function')
  }
  // 草案中提到要先转换为对象
  let O = Object(this);
  let T = thisArg;

  
  let len = O.length >>> 0;
  let A = new Array(len);
  for(let k = 0; k < len; k++) {
    // 还记得原型链那一节提到的 in 吗？in 表示在原型链查找
    // 如果用 hasOwnProperty 是有问题的，它只能找私有属性
    if (k in O) {
      let kValue = O[k];
      // 依次传入this, 当前项，当前索引，整个数组
      let mappedValue = callbackfn.call(T, KValue, k, O);
      A[k] = mappedValue;
    }
  }
  return A;
}

这里解释一下, length >>> 0, 字面意思是指”右移 0 位”，但实际上是把前面的空位用0填充，这里的作用是保证len为数字且为整数。

举几个特例：

null >>> 0  //0

undefined >>> 0  //0

void(0) >>> 0  //0

function a (){};  a >>> 0  //0

[] >>> 0  //0

var a = {}; a >>> 0  //0

123123 >>> 0  //123123

45.2 >>> 0  //45

0 >>> 0  //0

-0 >>> 0  //0

-1 >>> 0  //4294967295

-1212 >>> 0  //4294966084

总体实现起来并没那么难，需要注意的就是使用 in 来进行原型链查找。同时，如果没有找到就不处理，能有效处理稀疏数组的情况。

最后给大家奉上V8源码，参照源码检查一下，其实还是实现得很完整了。

function ArrayMap(f, receiver) {
  CHECK_OBJECT_COERCIBLE(this, "Array.prototype.map");

  // Pull out the length so that modifications to the length in the
  // loop will not affect the looping and side effects are visible.
  var array = TO_OBJECT(this);
  var length = TO_LENGTH(array.length);
  if (!IS_CALLABLE(f)) throw %make_type_error(kCalledNonCallable, f);
  var result = ArraySpeciesCreate(array, length);
  for (var i = 0; i < length; i++) {
    if (i in array) {
      var element = array[i];
      %CreateDataProperty(result, i, %_Call(f, receiver, element, i, array));
    }
  }
  return result;
}

参考:

V8源码

Array 原型方法源码实现大揭秘

ecma262草案

第十三篇: 能不能实现数组reduce方法 ?

依照 ecma262 草案，实现的reduce的规范如下:

其中有几个核心要点:

1、初始值不传怎么处理

2、回调函数的参数有哪些，返回值如何处理。

Array.prototype.reduce  = function(callbackfn, initialValue) {
  // 异常处理，和 map 一样
  // 处理数组类型异常
  if (this === null || this === undefined) {
    throw new TypeError("Cannot read property 'reduce' of null or undefined");
  }
  // 处理回调类型异常
  if (Object.prototype.toString.call(callbackfn) != "[object Function]") {
    throw new TypeError(callbackfn + ' is not a function')
  }
  let O = Object(this);
  let len = O.length >>> 0;
  let k = 0;
  let accumulator = initialValue;
  if (accumulator === undefined) {
    for(; k < len ; k++) {
      // 查找原型链
      if (k in O) {
        accumulator = O[k];
        k++;
        break;
      }
    }
  }
  // 表示数组全为空
  if(k === len && accumulator === undefined) 
    throw new Error('Each element of the array is empty');
  for(;k < len; k++) {
    if (k in O) {
      // 注意，核心！
      accumulator = callbackfn.call(undefined, accumulator, O[k], k, O);
    }
  }
  return accumulator;
}

其实是从最后一项开始遍历，通过原型链查找跳过空项。

最后给大家奉上V8源码，以供大家检查:

function ArrayReduce(callback, current) {
  CHECK_OBJECT_COERCIBLE(this, "Array.prototype.reduce");

  // Pull out the length so that modifications to the length in the
  // loop will not affect the looping and side effects are visible.
  var array = TO_OBJECT(this);
  var length = TO_LENGTH(array.length);
  return InnerArrayReduce(callback, current, array, length,
                          arguments.length);
}

function InnerArrayReduce(callback, current, array, length, argumentsLength) {
  if (!IS_CALLABLE(callback)) {
    throw %make_type_error(kCalledNonCallable, callback);
  }

  var i = 0;
  find_initial: if (argumentsLength < 2) {
    for (; i < length; i++) {
      if (i in array) {
        current = array[i++];
        break find_initial;
      }
    }
    throw %make_type_error(kReduceNoInitial);
  }

  for (; i < length; i++) {
    if (i in array) {
      var element = array[i];
      current = callback(current, element, i, array);
    }
  }
  return current;
}

参考:

V8源码

ecma262草案

第十四篇: 能不能实现数组 push、pop 方法 ?

参照 ecma262 草案的规定，关于 push 和 pop 的规范如下图所示:

首先来实现一下 push 方法:

Array.prototype.push = function(...items) {
  let O = Object(this);
  let len = this.length >>> 0;
  let argCount = items.length >>> 0;
  // 2 ** 53 - 1 为JS能表示的最大正整数
  if (len + argCount > 2 ** 53 - 1) {
    throw new TypeError("The number of array is over the max value restricted!")
  }
  for(let i = 0; i < argCount; i++) {
    O[len + i] = items[i];
  }
  let newLength = len + argCount;
  O.length = newLength;
  return newLength;
}

亲测已通过MDN上所有测试用例。MDN链接

然后来实现 pop 方法:

Array.prototype.pop = function() {
  let O = Object(this);
  let len = this.length >>> 0;
  if (len === 0) {
    O.length = 0;
    return undefined;
  }
  len --;
  let value = O[len];
  delete O[len];
  O.length = len;
  return value;
}

亲测已通过MDN上所有测试用例。MDN链接

参考链接:

V8数组源码

ecma262规范草案

MDN文档

第十五篇: 能不能实现数组filter方法 ?

代码如下:

Array.prototype.filter = function(callbackfn, thisArg) {
  // 处理数组类型异常
  if (this === null || this === undefined) {
    throw new TypeError("Cannot read property 'filter' of null or undefined");
  }
  // 处理回调类型异常
  if (Object.prototype.toString.call(callbackfn) != "[object Function]") {
    throw new TypeError(callbackfn + ' is not a function')
  }
  let O = Object(this);
  let len = O.length >>> 0;
  let resLen = 0;
  let res = [];
  for(let i = 0; i < len; i++) {
    if (i in O) {
      let element = O[i];
      if (callbackfn.call(thisArg, O[i], i, O)) {
        res[resLen++] = element;
      }
    }
  }
  return res;
}

MDN上所有测试用例亲测通过。

参考:

V8数组部分源码第1025行

MDN中filter文档

第十六篇: 能不能实现数组splice方法 ?

splice 可以说是最受欢迎的数组方法之一，api 灵活，使用方便。现在来梳理一下用法:

1. splice(position, count) 表示从 position 索引的位置开始，删除count个元素
1. splice(position, 0, ele1, ele2, …) 表示从 position 索引的元素后面插入一系列的元素
1. splice(postion, count, ele1, ele2, …) 表示从 position 索引的位置开始，删除 count 个元素，然后再插入一系列的元素
1. 返回值为被删除元素组成的数组。

接下来我们实现这个方法。

参照ecma262草案的规定，详情请点击。

首先我们梳理一下实现的思路。

初步实现

Array.prototype.splice = function(startIndex, deleteCount, ...addElements)  {
  let argumentsLen = arguments.length;
  let array = Object(this);
  let len = array.length;
  let deleteArr = new Array(deleteCount);
   
  // 拷贝删除的元素
  sliceDeleteElements(array, startIndex, deleteCount, deleteArr);
  // 移动删除元素后面的元素
  movePostElements(array, startIndex, len, deleteCount, addElements);
  // 插入新元素
  for (let i = 0; i < addElements.length; i++) {
    array[startIndex + i] = addElements[i];
  }
  array.length = len - deleteCount + addElements.length;
  return deleteArr;
}

先拷贝删除的元素，如下所示:

const sliceDeleteElements = (array, startIndex, deleteCount, deleteArr) => {
  for (let i = 0; i < deleteCount; i++) {
    let index = startIndex + i;
    if (index in array) {
      let current = array[index];
      deleteArr[i] = current;
    }
  }
};

然后对删除元素后面的元素进行挪动, 挪动分为三种情况:

添加的元素和删除的元素个数相等
添加的元素个数小于删除的元素
添加的元素个数大于删除的元素

当两者相等时，

const movePostElements = (array, startIndex, len, deleteCount, addElements) => {
  if (deleteCount === addElements.length) return;
}

当添加的元素个数小于删除的元素时, 如图所示:

const movePostElements = (array, startIndex, len, deleteCount, addElements) => {
  //...
  // 如果添加的元素和删除的元素个数不相等，则移动后面的元素
  if(deleteCount > addElements.length) {
    // 删除的元素比新增的元素多，那么后面的元素整体向前挪动
    // 一共需要挪动 len - startIndex - deleteCount 个元素
    for (let i = startIndex + deleteCount; i < len; i++) {
      let fromIndex = i;
      // 将要挪动到的目标位置
      let toIndex = i - (deleteCount - addElements.length);
      if (fromIndex in array) {
        array[toIndex] = array[fromIndex];
      } else {
        delete array[toIndex];
      }
    }
    // 注意注意！这里我们把后面的元素向前挪，相当于数组长度减小了，需要删除冗余元素
    // 目前长度为 len + addElements - deleteCount
    for (let i = len - 1; i >= len + addElements.length - deleteCount; i --) {
      delete array[i];
    }
  } 
};

当添加的元素个数大于删除的元素时, 如图所示:

const movePostElements = (array, startIndex, len, deleteCount, addElements) => {
  //...
  if(deleteCount < addElements.length) {
    // 删除的元素比新增的元素少，那么后面的元素整体向后挪动
    // 思考一下: 这里为什么要从后往前遍历？从前往后会产生什么问题？
    for (let i = len - 1; i >= startIndex + deleteCount; i--) {
      let fromIndex = i;
      // 将要挪动到的目标位置
      let toIndex = i + (addElements.length - deleteCount);
      if (fromIndex in array) {
        array[toIndex] = array[fromIndex];
      } else {
        delete array[toIndex];
      }
    }
  }
};

优化一: 参数的边界情况

当用户传来非法的 startIndex 和 deleteCount 或者负索引的时候，需要我们做出特殊的处理。

const computeStartIndex = (startIndex, len) => {
  // 处理索引负数的情况
  if (startIndex < 0) {
    return startIndex + len > 0 ? startIndex + len: 0;
  } 
  return startIndex >= len ? len: startIndex;
}

const computeDeleteCount = (startIndex, len, deleteCount, argumentsLen) => {
  // 删除数目没有传，默认删除startIndex及后面所有的
  if (argumentsLen === 1) 
    return len - startIndex;
  // 删除数目过小
  if (deleteCount < 0) 
    return 0;
  // 删除数目过大
  if (deleteCount > len - startIndex) 
    return len - startIndex;
  return deleteCount;
}

Array.prototype.splice = function (startIndex, deleteCount, ...addElements) {
  //,...
  let deleteArr = new Array(deleteCount);
  
  // 下面参数的清洗工作
  startIndex = computeStartIndex(startIndex, len);
  deleteCount = computeDeleteCount(startIndex, len, deleteCount, argumentsLen);
   
  // 拷贝删除的元素
  sliceDeleteElements(array, startIndex, deleteCount, deleteArr);
  //...
}

优化二: 数组为密封对象或冻结对象

什么是密封对象?

密封对象是不可扩展的对象，而且已有成员的[[Configurable]]属性被设置为false，这意味着不能添加、删除方法和属性。但是属性值是可以修改的。

什么是冻结对象？

冻结对象是最严格的防篡改级别，除了包含密封对象的限制外，还不能修改属性值。

接下来，我们来把这两种情况一一排除。

// 判断 sealed 对象和 frozen 对象, 即 密封对象 和 冻结对象
if (Object.isSealed(array) && deleteCount !== addElements.length) {
  throw new TypeError('the object is a sealed object!')
} else if(Object.isFrozen(array) && (deleteCount > 0 || addElements.length > 0)) {
  throw new TypeError('the object is a frozen object!')
}

好了，现在就写了一个比较完整的splice，如下:

const sliceDeleteElements = (array, startIndex, deleteCount, deleteArr) => {
  for (let i = 0; i < deleteCount; i++) {
    let index = startIndex + i;
    if (index in array) {
      let current = array[index];
      deleteArr[i] = current;
    }
  }
};

const movePostElements = (array, startIndex, len, deleteCount, addElements) => {
  // 如果添加的元素和删除的元素个数相等，相当于元素的替换，数组长度不变，被删除元素后面的元素不需要挪动
  if (deleteCount === addElements.length) return;
  // 如果添加的元素和删除的元素个数不相等，则移动后面的元素
  else if(deleteCount > addElements.length) {
    // 删除的元素比新增的元素多，那么后面的元素整体向前挪动
    // 一共需要挪动 len - startIndex - deleteCount 个元素
    for (let i = startIndex + deleteCount; i < len; i++) {
      let fromIndex = i;
      // 将要挪动到的目标位置
      let toIndex = i - (deleteCount - addElements.length);
      if (fromIndex in array) {
        array[toIndex] = array[fromIndex];
      } else {
        delete array[toIndex];
      }
    }
    // 注意注意！这里我们把后面的元素向前挪，相当于数组长度减小了，需要删除冗余元素
    // 目前长度为 len + addElements - deleteCount
    for (let i = len - 1; i >= len + addElements.length - deleteCount; i --) {
      delete array[i];
    }
  } else if(deleteCount < addElements.length) {
    // 删除的元素比新增的元素少，那么后面的元素整体向后挪动
    // 思考一下: 这里为什么要从后往前遍历？从前往后会产生什么问题？
    for (let i = len - 1; i >= startIndex + deleteCount; i--) {
      let fromIndex = i;
      // 将要挪动到的目标位置
      let toIndex = i + (addElements.length - deleteCount);
      if (fromIndex in array) {
        array[toIndex] = array[fromIndex];
      } else {
        delete array[toIndex];
      }
    }
  }
};

const computeStartIndex = (startIndex, len) => {
  // 处理索引负数的情况
  if (startIndex < 0) {
    return startIndex + len > 0 ? startIndex + len: 0;
  } 
  return startIndex >= len ? len: startIndex;
}

const computeDeleteCount = (startIndex, len, deleteCount, argumentsLen) => {
  // 删除数目没有传，默认删除startIndex及后面所有的
  if (argumentsLen === 1) 
    return len - startIndex;
  // 删除数目过小
  if (deleteCount < 0) 
    return 0;
  // 删除数目过大
  if (deleteCount > len - startIndex) 
    return len - startIndex;
  return deleteCount;
}

Array.prototype.splice = function(startIndex, deleteCount, ...addElements)  {
  let argumentsLen = arguments.length;
  let array = Object(this);
  let len = array.length >>> 0;
  let deleteArr = new Array(deleteCount);

  startIndex = computeStartIndex(startIndex, len);
  deleteCount = computeDeleteCount(startIndex, len, deleteCount, argumentsLen);

  // 判断 sealed 对象和 frozen 对象, 即 密封对象 和 冻结对象
  if (Object.isSealed(array) && deleteCount !== addElements.length) {
    throw new TypeError('the object is a sealed object!')
  } else if(Object.isFrozen(array) && (deleteCount > 0 || addElements.length > 0)) {
    throw new TypeError('the object is a frozen object!')
  }
   
  // 拷贝删除的元素
  sliceDeleteElements(array, startIndex, deleteCount, deleteArr);
  // 移动删除元素后面的元素
  movePostElements(array, startIndex, len, deleteCount, addElements);

  // 插入新元素
  for (let i = 0; i < addElements.length; i++) {
    array[startIndex + i] = addElements[i];
  }

  array.length = len - deleteCount + addElements.length;

  return deleteArr;
}

以上代码对照MDN文档中的所有测试用例亲测通过。

第十七篇: 能不能实现数组sort方法？

估计大家对 JS 数组的sort 方法已经不陌生了，之前也对它的用法做了详细的总结。那，它的内部是如何来实现的呢？如果说我们能够进入它的内部去看一看，理解背后的设计，会使我们的思维和素养得到不错的提升。

sort 方法在 V8 内部相对与其他方法而言是一个比较高深的算法，对于很多边界情况做了反复的优化，但是这里我们不会直接拿源码来干讲。我们会来根据源码的思路，实现一个跟引擎性能一样的排序算法，并且一步步拆解其中的奥秘。

V8 引擎的思路分析

首先大概梳理一下源码中排序的思路:

设要排序的元素个数是n：

当 n <= 10 时，采用插入排序
当 n > 10 时，采用三路快速排序
- 10 < n <= 1000, 采用中位数作为哨兵元素
- n > 1000, 每隔 200~215 个元素挑出一个元素，放到一个新数组，然后对它排序，找到中间位置的数，以此作为中位数

在动手之前，我觉得我们有必要为什么这么做搞清楚。

第一、为什么元素个数少的时候要采用插入排序？

虽然插入排序理论上说是O(n^2)的算法，快速排序是一个O(nlogn)级别的算法。但是别忘了，这只是理论上的估算，在实际情况中两者的算法复杂度前面都会有一个系数的，当 n 足够小的时候，快速排序nlogn的优势会越来越小，倘若插入排序O(n^2)前面的系数足够小，那么就会超过快排。而事实上正是如此，插入排序经过优化以后对于小数据集的排序会有非常优越的性能，很多时候甚至会超过快排。

因此，对于很小的数据量，应用插入排序是一个非常不错的选择。

第二、为什么要花这么大的力气选择哨兵元素？

因为快速排序的性能瓶颈在于递归的深度，最坏的情况是每次的哨兵都是最小元素或者最大元素，那么进行partition(一边是小于哨兵的元素，另一边是大于哨兵的元素)时，就会有一边是空的，那么这么排下去，递归的层数就达到了n, 而每一层的复杂度是O(n)，因此快排这时候会退化成O(n^2)级别。

这种情况是要尽力避免的！如果来避免？

就是让哨兵元素进可能地处于数组的中间位置，让最大或者最小的情况尽可能少。这时候，你就能理解 V8 里面所做的种种优化了。

接下来，我们来一步步实现的这样的官方排序算法。

插入排序及优化

最初的插入排序可能是这样写的:

const insertSort = (arr, start = 0, end) => {
  end = end || arr.length;
  for(let i = start; i < end; i++) {
    let j;
    for(j = i; j > start && arr[j - 1] > arr[j]; j --) {
      let temp = arr[j];
      arr[j] = arr[j - 1];
      arr[j - 1] = temp;
    }
  }
  return;
}

看似可以正确的完成排序，但实际上交换元素会有相当大的性能消耗，我们完全可以用变量覆盖的方式来完成，如图所示:

优化后代码如下:

const insertSort = (arr, start = 0, end) => {
  end = end || arr.length;
  for(let i = start; i < end; i++) {
    let e = arr[i];
    let j;
    for(j = i; j > start && arr[j - 1] > e; j --)
      arr[j] = arr[j-1];
    arr[j] = e;
  }
  return;
}

接下来正式进入到 sort 方法。

寻找哨兵元素

sort的骨架大致如下:

Array.prototype.sort = (comparefn) => {
  let array = Object(this);
  let length = array.length >>> 0;
  return InnerArraySort(array, length, comparefn);
}

const InnerArraySort = (array, length, comparefn) => {
  // 比较函数未传入
  if (Object.prototype.toString.call(callbackfn) !== "[object Function]") {
    comparefn = function (x, y) {
      if (x === y) return 0;
      x = x.toString();
      y = y.toString();
      if (x == y) return 0;
      else return x < y ? -1 : 1;
    };
  }
  const insertSort = () => {
    //...
  }
  const getThirdIndex = (a, from, to) => {
    // 元素个数大于1000时寻找哨兵元素
  }
  const quickSort = (a, from, to) => {
    //哨兵位置
    let thirdIndex = 0;
    while(true) {
      if(to - from <= 10) {
        insertSort(a, from, to);
        return;
      }
      if(to - from > 1000) {
        thirdIndex = getThirdIndex(a, from , to);
      }else {
        // 小于1000 直接取中点
        thirdIndex = from + ((to - from) >> 2);
      }
    }
    //下面开始快排
  }
}

我们先来把求取哨兵位置的代码实现一下:

const getThirdIndex = (a, from, to) => {
  let tmpArr = [];
  // 递增量，200~215 之间，因为任何正数和15做与操作，不会超过15，当然是大于0的
  let increment = 200 + ((to - from) & 15);
  let j = 0;
  from += 1;
  to -= 1;
  for (let i = from; i < to; i += increment) {
    tmpArr[j] = [i, a[i]];
    j++;
  }
  // 把临时数组排序，取中间的值，确保哨兵的值接近平均位置
  tmpArr.sort(function(a, b) {
    return comparefn(a[1], b[1]);
  });
  let thirdIndex = tmpArr[tmpArr.length >> 1][0];
  return thirdIndex;
}

完成快排

接下来我们来完成快排的具体代码：

const _sort = (a, b, c) => {
  let arr = [a, b, c];
  insertSort(arr, 0, 3);
  return arr;
}

const quickSort = (a, from, to) => {
  //...
  // 上面我们拿到了thirdIndex
  // 现在我们拥有三个元素，from, thirdIndex, to
  // 为了再次确保 thirdIndex 不是最值，把这三个值排序
  [a[from], a[thirdIndex], a[to - 1]] = _sort(a[from], a[thirdIndex], a[to - 1]);
  // 现在正式把 thirdIndex 作为哨兵
  let pivot = a[thirdIndex];
  // 正式进入快排
  let lowEnd = from + 1;
  let highStart = to - 1;
  // 现在正式把 thirdIndex 作为哨兵, 并且lowEnd和thirdIndex交换
  let pivot = a[thirdIndex];
  a[thirdIndex] = a[lowEnd];
  a[lowEnd] = pivot;
  
  // [lowEnd, i)的元素是和pivot相等的
  // [i, highStart) 的元素是需要处理的
  for(let i = lowEnd + 1; i < highStart; i++) {
    let element = a[i];
    let order = comparefn(element, pivot);
    if (order < 0) {
      a[i] = a[lowEnd];
      a[lowEnd] = element;
      lowEnd++;
    } else if(order > 0) {
      do{
        highStart--;
        if(highStart === i) break;
        order = comparefn(a[highStart], pivot);
      }while(order > 0)
      // 现在 a[highStart] <= pivot
      // a[i] > pivot
      // 两者交换
      a[i] = a[highStart];
      a[highStart] = element;
      if(order < 0) {
        // a[i] 和 a[lowEnd] 交换
        element = a[i];
        a[i] = a[lowEnd];
        a[lowEnd] = element;
        lowEnd++;
      }
    }
  }
  // 永远切分大区间
  if (lowEnd - from > to - highStart) {
    // 继续切分lowEnd ~ from 这个区间
    to = lowEnd;
    // 单独处理小区间
    quickSort(a, highStart, to);
  } else if(lowEnd - from <= to - highStart) {
    from = highStart;
    quickSort(a, from, lowEnd);
  }
}

测试结果

测试结果如下:

一万条数据:

十万条数据:

一百万条数据:

一千万条数据:

结果仅供大家参考，因为不同的node版本对于部分细节的实现可能不一样，我现在的版本是v10.15。

从结果可以看到，目前版本的 node 对于有序程度较高的数据是处理的不够好的，而我们刚刚实现的排序通过反复确定哨兵的位置就能有效的规避快排在这一场景下的劣势。

最后给大家完整版的sort代码:

const sort = (arr, comparefn) => {
  let array = Object(arr);
  let length = array.length >>> 0;
  return InnerArraySort(array, length, comparefn);
}

const InnerArraySort = (array, length, comparefn) => {
  // 比较函数未传入
  if (Object.prototype.toString.call(comparefn) !== "[object Function]") {
    comparefn = function (x, y) {
      if (x === y) return 0;
      x = x.toString();
      y = y.toString();
      if (x == y) return 0;
      else return x < y ? -1 : 1;
    };
  }
  const insertSort = (arr, start = 0, end) => {
    end = end || arr.length;
    for (let i = start; i < end; i++) {
      let e = arr[i];
      let j;
      for (j = i; j > start && comparefn(arr[j - 1], e) > 0; j--)
        arr[j] = arr[j - 1];
      arr[j] = e;
    }
    return;
  }
  const getThirdIndex = (a, from, to) => {
    let tmpArr = [];
    // 递增量，200~215 之间，因为任何正数和15做与操作，不会超过15，当然是大于0的
    let increment = 200 + ((to - from) & 15);
    let j = 0;
    from += 1;
    to -= 1;
    for (let i = from; i < to; i += increment) {
      tmpArr[j] = [i, a[i]];
      j++;
    }
    // 把临时数组排序，取中间的值，确保哨兵的值接近平均位置
    tmpArr.sort(function (a, b) {
      return comparefn(a[1], b[1]);
    });
    let thirdIndex = tmpArr[tmpArr.length >> 1][0];
    return thirdIndex;
  };

  const _sort = (a, b, c) => {
    let arr = [];
    arr.push(a, b, c);
    insertSort(arr, 0, 3);
    return arr;
  }

  const quickSort = (a, from, to) => {
    //哨兵位置
    let thirdIndex = 0;
    while (true) {
      if (to - from <= 10) {
        insertSort(a, from, to);
        return;
      }
      if (to - from > 1000) {
        thirdIndex = getThirdIndex(a, from, to);
      } else {
        // 小于1000 直接取中点
        thirdIndex = from + ((to - from) >> 2);
      }
      let tmpArr = _sort(a[from], a[thirdIndex], a[to - 1]);
      a[from] = tmpArr[0]; a[thirdIndex] = tmpArr[1]; a[to - 1] = tmpArr[2];
      // 现在正式把 thirdIndex 作为哨兵
      let pivot = a[thirdIndex];
      [a[from], a[thirdIndex]] = [a[thirdIndex], a[from]];
      // 正式进入快排
      let lowEnd = from + 1;
      let highStart = to - 1;
      a[thirdIndex] = a[lowEnd];
      a[lowEnd] = pivot;
      // [lowEnd, i)的元素是和pivot相等的
      // [i, highStart) 的元素是需要处理的
      for (let i = lowEnd + 1; i < highStart; i++) {
        let element = a[i];
        let order = comparefn(element, pivot);
        if (order < 0) {
          a[i] = a[lowEnd];
          a[lowEnd] = element;
          lowEnd++;
        } else if (order > 0) {
          do{
            highStart--;
            if (highStart === i) break;
            order = comparefn(a[highStart], pivot);
          }while (order > 0) ;
          // 现在 a[highStart] <= pivot
          // a[i] > pivot
          // 两者交换
          a[i] = a[highStart];
          a[highStart] = element;
          if (order < 0) {
            // a[i] 和 a[lowEnd] 交换
            element = a[i];
            a[i] = a[lowEnd];
            a[lowEnd] = element;
            lowEnd++;
          }
        }
      }
      // 永远切分大区间
      if (lowEnd - from > to - highStart) {
        // 单独处理小区间
        quickSort(a, highStart, to);
        // 继续切分lowEnd ~ from 这个区间
        to = lowEnd;
      } else if (lowEnd - from <= to - highStart) {
        quickSort(a, from, lowEnd);
        from = highStart;
      }
    }
  }
  quickSort(array, 0, length);
}

参考链接:

V8 sort源码(点开第997行)

冴羽排序源码专题

第十八篇: 能不能模拟实现一个new的效果？

new被调用后做了三件事情:

让实例可以访问到私有属性
让实例可以访问构造函数原型(constructor.prototype)所在原型链上的属性
如果构造函数返回的结果不是引用数据类型

function newOperator(ctor, ...args) {
    if(typeof ctor !== 'function'){
      throw 'newOperator function the first param must be a function';
    }
    let obj = Object.create(ctor.prototype);
    let res = ctor.apply(obj, args);
    
    let isObject = typeof res === 'object' && res !== null;
    let isFunction = typoof res === 'function';
    return isObect || isFunction ? res : obj;
};

第十九篇: 能不能模拟实现一个 bind 的效果？

实现bind之前，我们首先要知道它做了哪些事情。

对于普通函数，绑定this指向
对于构造函数，要保证原函数的原型对象上的属性不能丢失

Function.prototype.bind = function (context, ...args) {
    // 异常处理
    if (typeof this !== "function") {
      throw new Error("Function.prototype.bind - what is trying to be bound is not callable");
    }
    // 保存this的值，它代表调用 bind 的函数
    var self = this;
    var fNOP = function () {};

    var fbound = function () {
        self.apply(this instanceof self ? 
            this : 
            context, args.concat(Array.prototype.slice.call(arguments)));
    }

    fNOP.prototype = this.prototype;
    fbound.prototype = new fNOP();

    return fbound;
}

也可以这么用 Object.create 来处理原型:

Function.prototype.bind = function (context, ...args) {
    if (typeof this !== "function") {
      throw new Error("Function.prototype.bind - what is trying to be bound is not callable");
    }

    var self = this;

    var fbound = function () {
        self.apply(this instanceof self ? 
            this : 
            context, args.concat(Array.prototype.slice.call(arguments)));
    }

    fbound.prototype = Object.create(self.prototype);

    return fbound;
}

第二十篇: 能不能实现一个 call/apply 函数？

引自冴羽大佬的代码，可以说比较完整了。

Function.prototype.call = function (context) {
    let context = context || window;
    let fn = Symbol('fn');
    context.fn = this;

    let args = [];
    for(let i = 1, len = arguments.length; i < len; i++) {
        args.push('arguments[' + i + ']');
    }

    let result = eval('context.fn(' + args +')');

    delete context.fn
    return result;
}

不过我认为换成 ES6 的语法会更精炼一些:

Function.prototype.call = function (context, ...args) {
  let context = context || window;
  let fn = Symbol('fn');
  context.fn = this;

  let result = eval('context.fn(...args)');

  delete context.fn
  return result;
}

类似的，有apply的对应实现:

Function.prototype.apply = function (context, args) {
  let context = context || window;
  context.fn = this;
  let result = eval('context.fn(...args)');

  delete context.fn
  return result;
}

第二十一篇: 谈谈你对JS中this的理解。

其实JS中的this是一个非常简单的东西，只需要理解它的执行规则就OK。

在这里不想像其他博客一样展示太多的代码例子弄得天花乱坠，反而不易理解。

call/apply/bind可以显式绑定, 这里就不说了。

主要这些场隐式绑定的场景讨论:

全局上下文
直接调用函数
对象.方法的形式调用
DOM事件绑定(特殊)
new构造函数绑定
箭头函数

1. 全局上下文

全局上下文默认this指向window, 严格模式下指向undefined。

2. 直接调用函数

比如:

let obj = {
  a: function() {
    console.log(this);
  }
}
let func = obj.a;
func();

这种情况是直接调用。this相当于全局上下文的情况。

3. 对象.方法的形式调用

还是刚刚的例子，我如果这样写:

obj.a();

这就是对象.方法的情况，this指向这个对象

4. DOM事件绑定

onclick和addEventerListener中 this 默认指向绑定事件的元素。

IE比较奇异，使用attachEvent，里面的this默认指向window。

5. new+构造函数

此时构造函数中的this指向实例对象。

6. 箭头函数？

箭头函数没有this, 因此也不能绑定。里面的this会指向当前最近的非箭头函数的this，找不到就是window(严格模式是undefined)。比如:

let obj = {
  a: function() {
    let do = () => {
      console.log(this);
    }
    do();
  }
}
obj.a(); // 找到最近的非箭头函数a，a现在绑定着obj, 因此箭头函数中的this是obj

优先级: new > call、apply、bind > 对象.方法 > 直接调用。

第二十二篇: JS中浅拷贝的手段有哪些？

重要: 什么是拷贝？

首先来直观的感受一下什么是拷贝。

let arr = [1, 2, 3];
let newArr = arr;
newArr[0] = 100;

console.log(arr);//[100, 2, 3]

这是直接赋值的情况，不涉及任何拷贝。当改变newArr的时候，由于是同一个引用，arr指向的值也跟着改变。

现在进行浅拷贝:

let arr = [1, 2, 3];
let newArr = arr.slice();
newArr[0] = 100;

console.log(arr);//[1, 2, 3]

当修改newArr的时候，arr的值并不改变。什么原因?因为这里newArr是arr浅拷贝后的结果，newArr和arr现在引用的已经不是同一块空间啦！

这就是浅拷贝！

但是这又会带来一个潜在的问题:

let arr = [1, 2, {val: 4}];
let newArr = arr.slice();
newArr[2].val = 1000;

console.log(arr);//[ 1, 2, { val: 1000 } ]

咦!不是已经不是同一块空间的引用了吗？为什么改变了newArr改变了第二个元素的val值，arr也跟着变了。

这就是浅拷贝的限制所在了。它只能拷贝一层对象。如果有对象的嵌套，那么浅拷贝将无能为力。但幸运的是，深拷贝就是为了解决这个问题而生的，它能解决无限极的对象嵌套问题，实现彻底的拷贝。当然，这是我们下一篇的重点。现在先让大家有一个基本的概念。

接下来，我们来研究一下JS中实现浅拷贝到底有多少种方式？

1. 手动实现

const shallowClone = (target) => {
  if (typeof target === 'object' && target !== null) {
    const cloneTarget = Array.isArray(target) ? []: {};
    for (let prop in target) {
      if (target.hasOwnProperty(prop)) {
          cloneTarget[prop] = target[prop];
      }
    }
    return cloneTarget;
  } else {
    return target;
  }
}

2. Object.assign

但是需要注意的是，Object.assgin() 拷贝的是对象的属性的引用，而不是对象本身。

let obj = { name: 'sy', age: 18 };
const obj2 = Object.assign({}, obj, {name: 'sss'});
console.log(obj2);//{ name: 'sss', age: 18 }

3. concat浅拷贝数组

let arr = [1, 2, 3];
let newArr = arr.concat();
newArr[1] = 100;
console.log(arr);//[ 1, 2, 3 ]

4. slice浅拷贝

开头的例子不就说的这个嘛！

5. …展开运算符

let arr = [1, 2, 3];
let newArr = [...arr];//跟arr.slice()是一样的效果

第二十三篇: 能不能写一个完整的深拷贝？

上一篇已经解释了什么是深拷贝，现在我们来一起实现一个完整且专业的深拷贝。

1. 简易版及问题

JSON.parse(JSON.stringify());

估计这个api能覆盖大多数的应用场景，没错，谈到深拷贝，我第一个想到的也是它。但是实际上，对于某些严格的场景来说，这个方法是有巨大的坑的。问题如下：

无法解决循环引用的问题。举个例子：

const a = {val:2};
a.target = a;

拷贝a会出现系统栈溢出，因为出现了无限递归的情况。

无法拷贝一写特殊的对象，诸如 RegExp, Date, Set, Map等。

无法拷贝函数(划重点)。

因此这个api先pass掉，我们重新写一个深拷贝，简易版如下:

const deepClone = (target) => {
  if (typeof target === 'object' && target !== null) {
    const cloneTarget = Array.isArray(target) ? []: {};
    for (let prop in target) {
      if (target.hasOwnProperty(prop)) {
          cloneTarget[prop] = deepClone(target[prop]);
      }
    }
    return cloneTarget;
  } else {
    return target;
  }
}

现在，我们以刚刚发现的三个问题为导向，一步步来完善、优化我们的深拷贝代码。

2. 解决循环引用

现在问题如下:

let obj = {val : 100};
obj.target = obj;

deepClone(obj);//报错: RangeError: Maximum call stack size exceeded

这就是循环引用。我们怎么来解决这个问题呢？

创建一个Map。记录下已经拷贝过的对象，如果说已经拷贝过，那直接返回它行了。

const isObject = (target) => (typeof target === 'object' || typeof target === 'function') && target !== null;

const deepClone = (target, map = new Map()) => { 
  if(map.get(target))  
    return target; 
 
 
  if (isObject(target)) { 
    map.set(target, true); 
    const cloneTarget = Array.isArray(target) ? []: {}; 
    for (let prop in target) { 
      if (target.hasOwnProperty(prop)) { 
          cloneTarget[prop] = deepClone(target[prop],map); 
      } 
    } 
    return cloneTarget; 
  } else { 
    return target; 
  } 
}

现在来试一试：

const a = {val:2};
a.target = a;
let newA = deepClone(a);
console.log(newA)//{ val: 2, target: { val: 2, target: [Circular] } }

好像是没有问题了, 拷贝也完成了。但还是有一个潜在的坑, 就是map 上的 key 和 map 构成了强引用关系，这是相当危险的。我给你解释一下与之相对的弱引用的概念你就明白了：

在计算机程序设计中，弱引用与强引用相对，是指不能确保其引用的对象不会被垃圾回收器回收的引用。一个对象若只被弱引用所引用，则被认为是不可访问（或弱可访问）的，并因此可能在任何时刻被回收。 –百度百科

说的有一点绕，我用大白话解释一下，被弱引用的对象可以在任何时候被回收，而对于强引用来说，只要这个强引用还在，那么对象无法被回收。拿上面的例子说，map 和 a一直是强引用的关系，在程序结束之前，a 所占的内存空间一直不会被释放。

怎么解决这个问题？

很简单，让 map 的 key 和 map 构成弱引用即可。ES6给我们提供了这样的数据结构，它的名字叫WeakMap，它是一种特殊的Map, 其中的键是弱引用的。其键必须是对象，而值可以是任意的。

稍微改造一下即可:

const deepClone = (target, map = new WeakMap()) => {
  //...
}

3. 拷贝特殊对象

可继续遍历

对于特殊的对象，我们使用以下方式来鉴别:

Object.prototype.toString.call(obj);

梳理一下对于可遍历对象会有什么结果：

["object Map"]
["object Set"]
["object Array"]
["object Object"]
["object Arguments"]

好，以这些不同的字符串为依据，我们就可以成功地鉴别这些对象。

const getType = Object.prototype.toString.call(obj);

const canTraverse = {
  '[object Map]': true,
  '[object Set]': true,
  '[object Array]': true,
  '[object Object]': true,
  '[object Arguments]': true,
};

const deepClone = (target, map = new Map()) => {
  if(!isObject(target)) 
    return target;
  let type = getType(target);
  let cloneTarget;
  if(!canTraverse[type]) {
    // 处理不能遍历的对象
    return;
  }else {
    // 这波操作相当关键，可以保证对象的原型不丢失！
    let ctor = target.prototype;
    cloneTarget = new ctor();
  }

  if(map.get(target)) 
    return target;
  map.put(target, true);

  if(type === mapTag) {
    //处理Map
    target.forEach((item, key) => {
      cloneTarget.set(deepClone(key), deepClone(item));
    })
  }
  
  if(type === setTag) {
    //处理Set
    target.forEach(item => {
      target.add(deepClone(item));
    })
  }

  // 处理数组和对象
  for (let prop in target) {
    if (target.hasOwnProperty(prop)) {
        cloneTarget[prop] = deepClone(target[prop]);
    }
  }
  return cloneTarget;
}

不可遍历的对象

const boolTag = '[object Boolean]';
const numberTag = '[object Number]';
const stringTag = '[object String]';
const dateTag = '[object Date]';
const errorTag = '[object Error]';
const regexpTag = '[object RegExp]';
const funcTag = '[object Function]';

对于不可遍历的对象，不同的对象有不同的处理。

const handleRegExp = (target) => {
  const { source, flags } = target;
  return new target.constructor(source, flags);
}

const handleFunc = (target) => {
  // 待会的重点部分
}

const handleNotTraverse = (target, tag) => {
  const Ctor = targe.constructor;
  switch(tag) {
    case boolTag:
    case numberTag:
    case stringTag:
    case errorTag: 
    case dateTag:
      return new Ctor(target);
    case regexpTag:
      return handleRegExp(target);
    case funcTag:
      return handleFunc(target);
    default:
      return new Ctor(target);
  }
}

4. 拷贝函数

虽然函数也是对象，但是它过于特殊，我们单独把它拿出来拆解。

提到函数，在JS种有两种函数，一种是普通函数，另一种是箭头函数。每个普通函数都是 Function的实例，而箭头函数不是任何类的实例，每次调用都是不一样的引用。那我们只需要处理普通函数的情况，箭头函数直接返回它本身就好了。

那么如何来区分两者呢？

答案是: 利用原型。箭头函数是不存在原型的。