在日常開發中，深拷貝是一個常見需求，我們可以通過 JSON 轉換、遞歸、 Lodash _.cloneDeep() 等方式實現。實際上，JavaScript 中提供了一個原生 API 來執行對象的深拷貝：structuredClone。它可以通過結構化克隆算法創建一個給定值的深拷貝，并且還可以傳輸原始值的可轉移對象。本文將深入探討 structuredClone() 函數的原理、使用方法及注意事項，以幫助開發者更好地應用現代 JavaScript 技術實現深拷貝。

基本使用

structuredClone() 的實用方式很簡單，只需將原始對象傳遞給該函數，它將返回具有不同引用和對象屬性引用的深層副本·：

const originalObject = {
  name: "John",
  age: 30,
  address: {
    street: "123 Main St",
    city: "Anytown",
    state: "Anystate"
  },
  date: new Date(123),
  
}

const copied = structuredClone(originalObject);

這里 copied 的結果如下：

可以看到，這里不僅拷貝了對象，還拷貝了嵌套的對象和數組，甚至 Date 對象。structuredClone() 不僅可以做到這些，還可以：

• 拷貝無限嵌套的對象和數組；
• 拷貝循環引用；
• 拷貝各種 JavaScript 類型，例如Date、Set、Map、Error、RegExp、ArrayBuffer, Blob、File、ImageData等；
• 拷貝同樣，所使用的結構化克隆算法也structuredClone()不能克隆 DOM 元素。將 HTMLElement 對象傳遞給structuredClone()將導致如上所示的錯誤。
• 任何可轉移的對象。

在 JavaScript 中，可轉移對象（Transferable Objects）是指 ArrayBuffer 和 MessagePort 等類型的對象，它們可以在主線程和 Web Worker 線程之間相互傳遞，同時還可以實現零拷貝內存共享，提高性能。這是由于可轉移對象具有兩個特點：

1. 可共享：可轉移對象本身沒有所有權，可以在多個線程之間共享，實現零拷貝內存共享。
2. 可轉移：調用 Transferable API 時，可轉移對象會從發送方（發送線程）轉移到接收方（接收線程），不再存在于原始線程中，因此可以避免內存拷貝和分配等開銷。

要注意的是，使用可轉移對象時必須小心處理，因為一旦對象被轉移，原線程將不再擁有該對象的所有權，因此在發送線程中不能再訪問該對象。此外，在接收線程中使用可轉移對象時，也需要根據需求進行顯式釋放，否則可能會導致內存泄漏和其他問題。

例如，對于以下結構，仍然可以使用structuredClone()進行深拷貝：

const originalObject = {
  set: new Set([1, 3, 3]),
  map: new Map([[1, 2]]),
  regex: /foo/,
  deep: { array: [ new File(someBlobData, 'file.txt') ] },
  error: new Error('Hello!')
}
originalObject.circular = originalObject

const copied = structuredClone(originalObject)

當對象中存在循環引用時，仍然可以通過 structuredClone() 進行深拷貝。

缺點

當然，structuredClone() 也并不是完美的，下面就來看看有哪些 structuredClone() 不能拷貝的數據類型。

函數或方法

當拷貝函數時，就會拋出異常：

function func() {}

const funcClone = structuredClone(func);

輸出結果如下：

當拷貝方法時，也會拋出異常：

const car = {
  make: 'BMW',
  move() {
    console.log('vroom');
  },
};

car.basedOn = car;

const cloned = structuredClone(car);

輸出結果如下：

DOM 節點

當拷貝 DOM 節點時，也會拋出異常：

const input = document.querySelector('#text-field');

// ? Failed: HTMLInputElement object could not be cloned.
const clone = structuredClone(input);

屬性描述符、setter 和 getter

屬性描述符、setter 和 getter 以及類似的元數據都不能被克隆。例如，對于 getter，結果值被克隆，但 getter 函數本身沒有被克隆（或任何其他屬性元數據）：

structuredClone({ get foo() { return 'bar' } })

輸出結果如下：

{ foo: 'bar' }

對象原型

原型鏈不能被遍歷或拷貝。所以如果克隆一個實例 MyClass，克隆的對象將不再是這個類的一個實例（但是這個類的所有有效屬性都將被拷貝）

class MyClass { 
  foo = 'bar' 
  myMethod() { /* ... */ }
}
const myClass = new MyClass()

const cloned = structuredClone(myClass)
// { foo: 'bar' }

cloned instanceof myClass // false

支持拷貝的類型

structuredClone() 支持拷貝的類型如下：

JS 內置對象

Array（數組）、ArrayBuffer（數據緩沖區）、Boolean（布爾類型）、DataView（數據視圖）、Date（日期類型）、Error（錯誤類型，包括下面列出的具體類型）、Map（映射類型）、Object （僅指純對象，如從對象字面量中創建的對象）、原始類型（除symbol外，即 number、string、null、undefined、boolean、BigInt）、RegExp（正則表達式）、Set（集合類型）、TypedArray（類型化數組）。

Error 類型

Error、EvalError、RangeError、ReferenceError、SyntaxError、TypeError、URIError。

Web/API 類型

AudioData、Blob、CryptoKey、DOMException、DOMMatrix、DOMMatrixReadOnly、DOMPoint、DomQuad、DomRect、File、FileList、FileSystemDirectoryHandle、FileSystemFileHandle、FileSystemHandle、ImageBitmap、ImageData、RTCCertificate、VideoFrame。

瀏覽器支持

目前主流瀏覽器都支持 structuredClone API：

為什么不用 JSON.parse(JSON.stringify(x))？

我們平時可能會通過 JSON.parse(JSON.stringify(x)) 來進行深拷貝，那它有什么缺點呢？

來看下面的例子：

const originalObject = {
  title: "hello",
  date: new Date(123),
  attendees: ["Steve"]
}

const copied = JSON.parse(JSON.stringify(originalObject))

通過這種方式，得到的 copied 值如下：

{
    title: "hello",
    date: "1970-01-01T00:00:00.123Z",
    attendees: [
        "Steve"
    ]
}

可以看到，這里的 date 并不是我們想要的 Date 對象，而是一個字符串。發生這種情況就是因為 JSON.stringify 只能處理基本對象、數組和基本類型，而其他類型的值在轉換之后都可能出現出乎意料的結果，例如 Date 會轉化為字符串， Set 會轉化為 {}。JSON.stringify甚至完全忽略某些內容，比如undefined或函數。

例如：

const originalObject = {
  set: new Set([1, 3, 3]),
  map: new Map([[1, 2]]),
  regex: /foo/,
  deep: { array: [ new File(someBlobData, 'file.txt') ] },
  error: new Error('Hello!')
}

const copied = JSON.parse(JSON.stringify(originalObject))

這里得到的 copied 值如下：

{
  set: {},
  map: {},
  regex: {},
  deep": {
    array: [
      {}
    ]
  },
  error: {},
}

除此之外，JSON.parse(JSON.stringify(x)) 無法對包含循環引用的對象進行深克隆：

const originalObject = {
  set: new Set([1, 3, 3]),
  map: new Map([[1, 2]]),
  regex: /foo/,
  error: new Error('Hello!')
}
originalObject.circular = originalObject

const copied = JSON.parse(JSON.stringify(originalObject))

當執行上述代碼時，就會報錯：

所以，如果對象沒有上面說的這些情況，使用 JSON.parse(JSON.stringify(x)) 進行深克隆是完全沒有問題的。如果有，就可以使用 structuredClone() 來進行深拷貝。

參考：

• https://www.builder.io/blog/structured-clone
• https://codingbeautydev.com/blog/javascript-structuredclone/