В чем разница между Map/Set и WeakMap/WeakSet в JavaScript?

В JavaScript существуют разные структуры данных для хранения коллекций значений, и важно понимать различия между ними. Одними из наиболее используемых коллекций являются Map, Set, WeakMap и WeakSet. Несмотря на то что они кажутся схожими, между ними есть важные различия, касающиеся их поведения, использования и особенностей работы с памятью.

1. Основные концепции: Map/Set vs WeakMap/WeakSet

• Map и WeakMap — это коллекции для хранения пар "ключ-значение".
• Set и WeakSet — это коллекции для хранения уникальных значений, без дублирования.

Ключевые различия:

• Map и Set являются сильными коллекциями, что означает, что объекты, хранящиеся в этих коллекциях, не подвержены сборщику мусора, пока коллекция их ссылает.
• WeakMap и WeakSet являются слабыми коллекциями, что означает, что если объект в этих коллекциях больше не используется, он может быть удален из памяти сборщиком мусора, даже если коллекция ссылается на него.

2. Сильные коллекции: Map и Set

Map

Map — это коллекция, которая хранит пары "ключ-значение", где ключи могут быть любого типа, включая объекты и функции. Это позволяет более гибко работать с данными, по сравнению с обычными объектами, где ключи всегда приводятся к строкам.

let map = new Map();
let obj = { id: 1 };

map.set(obj, 'value');
console.log(map.get(obj)); // 'value'

Преимущества Map:

• Ключи могут быть любого типа.
• Порядок добавления элементов сохраняется.
• Методы set, get, has, delete для работы с коллекцией.

Set

Set — это коллекция, которая хранит только уникальные значения. Если вы пытаетесь добавить дубликат, он будет проигнорирован.

let set = new Set();
set.add(1);
set.add(2);
set.add(1); // Дублирующее значение будет проигнорировано

console.log(set); // Set { 1, 2 }

Преимущества Set:

• Хранит только уникальные значения.
• Эффективно проверяет наличие элемента с помощью метода has.
• Порядок добавления элементов сохраняется.

3. Слабые коллекции: WeakMap и WeakSet

WeakMap

WeakMap — это коллекция для хранения пар "ключ-значение", где ключи могут быть только объектами. В отличие от обычного Map, элементы WeakMap не предотвращают сборку мусора для объектов, которые больше не используются. Это делает WeakMap удобным для использования, например, при хранении данных, ассоциированных с DOM-элементами, которые могут быть удалены, когда они больше не нужны.

let weakMap = new WeakMap();
let obj = { id: 1 };

weakMap.set(obj, 'some value');
console.log(weakMap.get(obj)); // 'some value'

// Если obj больше не используется в другом месте, он может быть удален сборщиком мусора.

Особенности WeakMap:

• Ключи могут быть только объектами.
• Ссылки на объекты, хранящиеся в WeakMap, являются слабыми, т. е. сборщик мусора может удалить эти объекты, если на них больше нет других ссылок.
• Нет методов для перебора элементов коллекции. Это означает, что нельзя перебирать содержимое WeakMap, так как его элементы могут исчезать в любой момент.

WeakSet

WeakSet — это коллекция для хранения уникальных объектов, которая также использует слабые ссылки. Это означает, что если объект больше не используется, он может быть удален из WeakSet без участия сборщика мусора.

let weakSet = new WeakSet();
let obj = { id: 1 };

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

// Если obj больше не используется в другом месте, он может быть удален сборщиком мусора.

Особенности WeakSet:

• Хранит только уникальные объекты.
• Объекты в WeakSet могут быть удалены сборщиком мусора, если на них больше не существует сильных ссылок.
• Нет методов для перебора элементов коллекции.

4. Сравнение ключевых характеристик

5. Когда использовать WeakMap и WeakSet?

• WeakMap полезен, когда вам нужно хранить ассоциированные данные с объектами, но вы хотите, чтобы данные автоматически очищались, когда эти объекты больше не используются (например, данные, связанные с DOM-элементами).
• WeakSet полезен для хранения уникальных объектов, при этом не мешая сборщику мусора удалять объекты, которые больше не используются в программе.

Заключение

• Map и Set являются мощными коллекциями с сильными ссылками, подходящими для большинства случаев, где требуется хранить данные с ключами любого типа или уникальные значения.
• WeakMap и WeakSet предназначены для случаев, когда объекты должны быть удалены сборщиком мусора, как только они больше не используются, что делает их полезными для работы с динамическими данными или при взаимодействии с DOM.

Выбор между этими коллекциями зависит от требований вашей задачи, особенно в контексте управления памятью и влияния на сборщик мусора.