如何利用JavaScript的Map提升性能

摘要：测试结果展示了使用的性能收益，尤其是添加和删除键值的时。这个结果着实令人震惊，但是没有循环，添加属性的性能胜过常规对象。

在ES6中引入JavaScript的新特性中，我们看到了Set和Map的介绍。与常规对象和Array不同的是，它们是“键控集合（keyed collections）”。这就是说它们的行为有稍许不同，并且在特定的上下文中使用，它们可以提供相当大的性能优势。

在这篇文章中，我将剖析Map，它究竟有何不同，哪里可以派上用场，相比于常规对象有什么性能优势。

Map和常规对象主要有2个不同之处。

常规JavaScript对象的键必须是String或Symbol，下面的对象说明的这一点：

const symbol = Symbol();
const string2 = "string2";

const regularObject = {
  string1: "value1",
  [string2]: "value2",
  [symbol]: "value3"
};

相比之下，Map允许你使用函数、对象和其它简单的类型（包括NaN）作为键，如下代码：

const func = () => null;
const object = {};
const array = [];
const bool = false;
const map = new Map();

map.set(func, "value1");
map.set(object, "value2");
map.set(array, "value3");
map.set(bool, "value4");
map.set(NaN, "value5");

在链接不同数据类型时，这个特性提供了极大的灵活性。

在常规对象中，为了遍历keys、values和entries，你必须将它们转换为数组，如使用Object.keys()、Object.values()和Object.entries()，或者使用for ... in循环，因为常规对象不能直接遍历，另外for ... in循环还有一些限制：它仅仅遍历可枚举属性、非Symbol属性，并且遍历的顺序是任意的。

而Map可以直接遍历，并且由于它是键控集合，遍历的顺序和插入键值的顺序是一致的。你可以使用for ... of循环或forEach方法来遍历Map的entries，如下代码：

for (let [key, value] of map) {
  console.log(key);
  console.log(value);
};
map.forEach((key, value) => {
  console.log(key);
  console.log(value);
});

还有一个好处就是，你可以调用map.size属性来获取键值数量，而对于常规对象，为了做到这样你必须先转换为数组，然后获取数组长度，如：Object.keys({}).length。

Map的行为和Set非常相似，并且它们都包含一些相同的方法，包括：has、get、set、delete。它们两者都是键控集合，就是说你可以使用像forEach的方法来遍历元素，顺序是按照插入键值排列的。

最大的不同是Map通过键值（key/value）成对出现，就像你可以把一个数组转换为Set，你也可以把二维数组转换为Map：

const set = new Set([1, 2, 3, 4]);
const map = new Map([["one", 1], ["two", 2], ["three", 3], ["four", 4]]);

要将Map切换回数组，你可以使用ES6的结构语法：

const map = new Map([["one", 1], ["two", 2]]);
const arr = [...map];

到目前为止，将Map与常规对象的互相转换依然不是很方便，所以你可能需要依赖一个函数方法，如下：

const mapToObj = map => {
  const obj = {};
  map.forEach((key, value) => { obj[key] = value });
  return obj;
};
const objToMap = obj => {
  const map = new Map();
  Object.keys(obj).forEach(key => { map.set(key, obj[key]) });
  return map;
};

但是现在，在八月份ES2019的首次展示中，我们看见了Object引入了2个新方法：Object.entries()和Object.fromEntries()，这可以使上述方法简化许多：

const obj2 = Object.fromEntries(map);
const map2 = new Map(Object.entries(obj));

在你使用Object.fromEntries转换map为object之前，确保map的key在转换为字符串时会产生唯一的结果，否则你将面临数据丢失的风险。

为了准备测试，我会创建一个对象和一个map，它们都有1000000个相同的键值。

let obj = {}, map = new Map(), n = 1000000;
for (let i = 0; i < n; i++) {
  obj[i] = i;
  map.set(i, i);
}

然后我使用console.time()来衡量测试，由于我特定的系统和Node.js版本的原因，时间精度可能会有波动。测试结果展示了使用Map的性能收益，尤其是添加和删除键值的时。

查询

let result;
console.time("Object");
result = obj.hasOwnProperty("999999");
console.timeEnd("Object");
// Object: 0.250ms

console.time("Map");
result = map.has(999999);
console.timeEnd("Map");
// Map: 0.095ms (2.6 times faster)

添加

console.time("Object");
obj[n] = n;
console.timeEnd("Object");
// Object: 0.229ms

console.time("Map");
map.set(n, n);
console.timeEnd("Map");
// Map: 0.005ms (45.8 times faster!)

删除

console.time("Object");
delete obj[n];
console.timeEnd("Object");
// Object: 0.376ms

console.time("Map");
map.delete(n);
console.timeEnd("Map");
// Map: 0.012ms (31 times faster!)

在测试中，我发现一种情况常规对象的性能更好：使用for循环去创建常规对象和map。这个结果着实令人震惊，但是没有for循环，map添加属性的性能胜过常规对象。

console.time("Object");
for (let i = 0; i < n; i++) {
  obj[i] = i;
}
console.timeEnd("Object");
// Object: 32.143ms

let obj = {}, map = new Map(), n = 1000000;
console.time("Map");
for (let i = 0; i < n; i++) {
  map.set(i, i);
}
console.timeEnd("Map");
// Map: 163.828ms (5 times slower)

最后，让我们看一个Map比常规对象更合适的例子，比如说我们想写一个函数去检查2个字符串是否由相同的字符串随机排序。

console.log(isAnagram("anagram", "gramana")); // Should return true
console.log(isAnagram("anagram", "margnna")); // Should return false

有许多方法可以做到，但是这里，map可以帮忙我们创建一个最简单、最快速的解决方案：

const isAnagram = (str1, str2) => {
  if (str1.length !== str2.length) {
    return false;
  }
  const map = new Map();
  for (let char of str1) {
    const count = map.has(char) ? map.get(char) + 1 : 1;
    map.set(char, count);
  }
  for (let char of str2) {
    if (!map.has(char)) {
      return false;
    }
    const count = map.get(char) - 1;
    if (count === 0) {
      map.delete(char);
      continue;
    }
    map.set(char, count);
  }
  return map.size === 0;
};

在这个例子中，当涉及到动态添加和删除键值，无法提前确认数据结构（或者说键值的数量）时，map比object更合适。

我希望这篇文章对你有所帮助，如果你之前没有使用过Map，不妨开阔你的眼界，衡量现代JavaScript的价值体现。

译者注：我个人不太同意作者的观点，从以上的描述来看，Map更像是以空间为代价，换取速度上的提升。那么对于空间和速度的衡量，必然存在一个阈值。在数据量比较少时，相比与速度的提升，其牺牲的空间代价更大，此时显然是不适合使用Map；当数据量足够大时，此时空间的代价影响更小。所以，看开发者如何衡量两者之间的关系，选择最优解。

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