怎样在JavaScript中创建和填充任意长度的数组 [每日前端夜话0x29]
翻译:疯狂的技术宅原文: http://2ality.com/2018/12/creating-arrays.html
创建数组的最佳方法是通过字面方式:
1const arr = [0,0,0];
不过这并不是长久之计,比如当我们需要创建大型数组时。这篇博文探讨了在这种情况下应该怎么做。
没有空洞的数组往往表现得更好
在大多数编程语言中,数组是连续的值序列。在 JavaScript 中,Array 是一个将索引映射到元素的字典。它可以存在空洞(holes) 【请参见:http://exploringjs.com/es6/ch_arrays.html#sec_array-holes】—— 零和数组长度之间的索引没有映射到元素(“缺失索引”)。例如,下面的 Array 在索引 1 处有一个空洞:
1> Object.keys(['a',, 'c'])2[ '0', '2' ]
没有空洞的数组也称为 dense 或 packed。密集数组往往表现更好,因为它们可以连续存储(内部)。一旦出现了空洞,内部表示就必须改变。我们有两种选择:
字典。查找时会消耗更多时间,而且存储开销更大。
- 连续的数据结构,对空洞进行标记。然后检查对应的值是否是一个空洞,这也需要额外的时间。
不管是哪种情况,如果引擎遇到一个空洞,它不能只返回 undefined,它必须遍历原型链并搜索一个名称为“空洞索引”的属性,这需要花费更多时间。
在某些引擎中,例如V8,如果切换到性能较低的数据结构,这种改变将会是永久性的。即使所有空洞都被填补,它们也不会再切换回来了。
关于 V8 是如何表示数组的,请参阅Mathias Bynens的文章“V8中的元素类型”【https://v8.dev/blog/elements-kinds】。
创建数组
Array
构造函数
如果要创建具有给定长度的 Array,常用的方法是使用 Array 构造函数 :
1const LEN = 3;2const arr = new Array(LEN);3assert.equal(arr.length, LEN);4// arr only has holes in it5assert.deepEqual(Object.keys(arr), []);
这种方法很方便,但是有两个缺点:
即便你稍后再用值把数组完全填满,这种空洞也会使这个 Array 略微变慢。
- 空洞的默认值一般不会是元素的初始“值”。常见的默认值是零。
在 Array
构造函数后面加上 .fill()
方法
.fill()方法会更改当前的 Array 并使用指定的值去填充它。这有助于在用 new Array() 创建数组后对其进行初始化:
1const LEN = 3;2const arr = new Array(LEN).fill(0);3assert.deepEqual(arr, [0, 0, 0]);
警告:如果你用对象作为参数去 .fill() 一个数组,所有元素都会引用同一个实例(也就是这个对象没有被克隆多份):
1const LEN = 3;2const obj = {};34const arr = new Array(LEN).fill(obj);5assert.deepEqual(arr, [{}, {}, {}]);67obj.prop = true;8assert.deepEqual(arr,9 [ {prop:true}, {prop:true}, {prop:true} ]);
稍后我们会遇到的一种填充方法( Array.from() )则没有这个问题。
.push()
方法
1const LEN = 3;2const arr = [];3for (let i=0; i < LEN; i++) {4 arr.push(0);5}6assert.deepEqual(arr, [0, 0, 0]);
这一次,我们创建并填充了一个数组,同时里面没有出现漏洞。所以操作这个数组时应该比用构造函数创建的更快。不过 创建 数组的速度比较慢,因为引擎可能需要随着数组的增长多次重新分配连续的内存。
使用 undefined
填充数组
Array.from() 将 iterables 和类似数组的值转换为 Arrays ,它将空洞视为 undefined 元素。这样可以用它将每个空洞都转换为 undefined:
1> Array.from({length: 3})2[ undefined, undefined, undefined ]
参数 {length:3} 是一个长度为 3 的类似 Array 的对象,其中只包含空洞。也可以使用 new Array(3),但这样一般会创建更大的对象。
下面这种方式仅适用于可迭代的值,并且与 Array.from()具有类似的效果:
1> [...new Array(3)]2[ undefined, undefined, undefined ]
不过 Array.from()通过 new Array() 创建它的结果,所以你得到的仍然是一个稀疏数组。
使用 Array.from()
进行映射
如果提供映射函数作为其第二个参数,则可以使用 Array.from() 进行映射。
用值填充数组
- 使用小整数创建数组:
1> Array.from({length: 3}, () => 0)2 [ 0, 0, 0 ]
- 使用唯一(非共享的)对象创建数组:
1> Array.from({length: 3}, () => ({}))2[ {}, {}, {} ]
按照数值范围进行创建
- 用升序整数数列创建数组:
1> Array.from({length: 3}, (x, i) => i)2[ 0, 1, 2 ]
- 用任意范围的整数进行创建:
1 > const START=2, END=5;2 > Array.from({length: END-START}, (x, i) => i+START)3 [ 2, 3, 4 ]
另一种创建升序整数数组的方法是用 .keys(),它也将空洞看作是 undefined 元素:
1> [...new Array(3).keys()]2[ 0, 1, 2 ]
.keys()返回一个可迭代的序列。我们将其展开并转换为数组。
备忘速查:创建数组
用空洞或 undefined填充:
* new Array(3)→ [ , , ,]* Array.from({length: 2})→ [undefined, undefined]* […new Array(2)]→ [undefined, undefined]
填充任意值:
* const a=[]; for (let i=0; i<3; i++) a.push(0);→ [0, 0, 0]* new Array(3).fill(0)→ [0, 0, 0]* Array.from({length: 3}, () => ({}))→ [{}, {}, {}] (唯一对象)
用整数范围填充:
* Array.from({length: 3}, (x, i) => i)→ [0, 1, 2]* const START=2, END=5; Array.from({length: END-START}, (x, i) => i+START)→ [2, 3, 4]* […new Array(3).keys()]→ [0, 1, 2]
推荐的模式
我更喜欢下面的方法。我的侧重点是可读性,而不是性能。
- 你是否需要创建一个空的数组,以后将会完全填充?
1new Array(LEN)
- 你需要创建一个用原始值初始化的数组吗?
1new Array(LEN).fill(0)
- 你需要创建一个用对象初始化的数组吗?
1Array.from({length: LEN}, () => ({}))
- 你需要创建一系列整数吗?
1Array.from({length: END-START}, (x, i) => i+START)
如果你正在处理整数或浮点数的数组,请考虑Typed Arrays —— 它就是为这个目的而设计的。它们不能存在空洞,并且总是用零进行初始化【http://exploringjs.com/es6/ch_typed-arrays.html】。
提示:一般来说数组的性能无关紧要
对于大多数情况,我不会过分担心性能。即使是带空洞的数组也很快。使代码易于理解更有意义。
- 另外引擎优化的方式和位置也会发生变化。今天最快的方案可能明天就不是了。
致谢
- 感谢 Mathias Bynens 和 Benedikt Meurer 帮我了解 V8 的详细信息。
扩展阅读
- Chapter “Typed Arrays” in “Exploring ES6”
【http://exploringjs.com/es6/ch_typed-arrays.html】
- Sect. “ES6 and holes in Arrays” in “Exploring ES6”
【http://exploringjs.com/es6/ch_arrays.html#sec_array-holes】
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