再谈js对象数据结构底层实现原理-object array map set

如果有java基础的同学，可以回顾下《再谈Java数据结构—分析底层实现与应用注意事项》：java把内存分两种：一种是栈内存，另一种是堆内存。基本类型(即int,short,long,byte,float,double,boolean,char)在栈区分配空间，所有的对象都在堆(Heap)中分配空间。按照这思路来谈下JavaScript。

最新的 ECMAScript 标准定义了 7 种数据类型:

6 种原始类型-基本数据类型(按值访问)

Null (js中的数据在底层是以二进制存储，如果前三位为0，那么就会判定为object，而null的所有都为0)
Undefined
基本包装类型(自动创建的基本包装类型的对象—非Boolean,Number, String内置函数new出来的，对象只存代码的执行瞬间）

Number(基于 IEEE 754 标准的双精度 64 位二进制格式的值——数字、±Infinity、NaN）
String
Boolean

Symbol (ECMAScript 6 新定义，实例是唯一且不可改变的)

引用类型： Object(包括Object/Array/RegExp/Date/null)

任何一个JavaScript的标识、常量、变量和参数都只是unfined, null, bool, number, string,symbol，object 和 function类型中的一种，也就typeof返回值表明的类型。——推荐阅读《细说 JavaScript 七种数据类型》

js基本类型数据都是直接按值存储在栈中的(Undefined、Null、不是new出来的布尔、数字和字符串)，每种类型的数据占用的内存空间的大小是确定的，并由系统自动分配和自动释放。这样带来的好处就是，内存可以及时得到回收，相对于堆来说，更加容易管理内存空间。java的基本数据类型共有8种，即int,short,long,byte,float,double,boolean,char(注意，并没有String的基本类型 )

js引用类型数据被存储于堆中 (如对象、数组、函数等，它们是通过拷贝和new出来的）。其实，说存储于堆中，也不太准确，因为，引用类型的数据的地址指针是存储于栈中的，当我们想要访问引用类型的值的时候，需要先从栈中获得对象的地址指针，然后，在通过地址指针找到堆中的所需要的数据。这个后讲，首先我们要搞清楚

数据在内存中的存储结构，也就是物理结构，分为两种：顺序存储结构和链式存储结构。

顺序存储结构：是把数据元素存放在地址连续的存储单元里，其数据间的逻辑关系和物理关系是一致的。数组就是顺序存储结构的典型代表。
链式存储结构：是把数据元素存放在内存中的任意存储单元里，也就是可以把数据存放在内存的各个位置。这些数据在内存中的地址可以是连续的，也可以是不连续的。链表就是顺序存储结构的典型代表。

和顺序存储结构不同的是，链式存储结构的数据元素之间是通过指针来连接的，我们可以通使用指针来找到某个数据元素的位置，然后对这个数据元素进行一些操作。

数组和队列都可以实现栈和链表。

打个比方说一下顺序存储结构和链式存储结构的区别：

比如去银行取钱，顺序存储结构就相当于，所有的客户按照先来后到的顺序有序的的坐在大厅的椅子上（注意：是有顺序的坐着哦）。

而链式存储结构相当于，所有的客户只要一到银行，大堂经理就给他们每人一个号码，然后他们可以随便坐在哪个椅子上（随便坐，不需要按照什么顺序坐），只需要等待工作人员广播叫号即可。

而每个客户手里的号码就相当于指针，当前的指针指向下一个存储空间，这样，所有不连续的空间就可以被有顺序的按照线性连接在一起了。

什么是堆（heap）、栈（stack）

各种语言在处理堆栈的原理上都大同小异。

堆是动态分配内存，内存大小不一，也不会自动释放
栈是自动分配相对固定大小的内存空间，并由系统自动释放。栈先进后出(LIFO，last in first out），队列后进先出(FIFO，first in first out)。
数组数据结构是由相同类型的元素（element）的集合所组成的数据结构，分配一块连续的内存来存储。利用元素的索引（index）可以计算出该元素对应的存储地址。数组寻址容易，插入和删除困难的问题，而链表增删容易，查找困难。栈可以用数组或链表实现(c艹、java等基本功)。
集合表示一组互不相同的元素（不重复的元素）。
字典存储的是[键，值]对，其中键名是用来查询特定元素的。

经典的数据结构大概就那么几种，list、stack、queue、linkedList、dictionary、hash、set、tree、graph......

JavaScript数据结构

es5自带的：array、object

es6自带的：set map、weakset weakmap （强引用、弱引用，Set 和 Map 数据结构，）

es未有的：dictionary list linkedlist doublelinkedlist quene hash stack

在JavaScript中不管多么复杂的数据和代码，都可以组织成object形式的对象

js里面的object类型在C/C++/Java等语言是没有这种数据类型(C是“万物之母”，C里面没有的)，就得通过某种方式实现，究竟是如何实现其的？这个问题最先看了《从Chrome源码看JS Object的实现》,然后再回顾之前看的《JavaScript 对象属性底层原理》，在根据再谈系列一贯的文风总

对象大多数时候表现为Dictionary：如：{a：'foo'，b：'bar'}

存储结构可以是数组也可以是HashMap
具有额外的辅助信息(存储在描述符数组中)——数组索引属性

数组索引属性(元素):

如：数组['foo'，'bar']有两个数组索引属性：0，值为'foo'; 1，值为'bar'。

存储结构通常为简单的数组结构。但某些情况下也会切换到Hash结构以节省内存。
可以使用键来推断它们在属性数组中的位置

数组索引属性和命名属性存储在两个单独的数据结构中：

V8里面所有的数据类型的根父类都是Object，Object派生HeapObject，提供存储基本功能，往下的JSReceiver用于原型查找，再往下的JSObject就是JS里面的Object，Array/Function/Date等继承于JSObject。左边的FixedArray是实际存储数据的地方。推荐看原文《从Chrome源码看JS Object的实现》

在创建一个JSObject之前，会先把读到的Object的文本属性序列化成constant_properties，如下的data：

var data = {

        name: "yin",

        age: 18,

        "-school-": "high school"

    };

会被序列成：

../../v8/src/runtime/http://runtime-literals.cc 72 constant_properties:

0xdf9ed2aed19: [FixedArray]

– length: 6

[0]: 0x1b5ec69833d1 [1]: 0xdf9ed2aec51 [2]: 0xdf9ed2aec71 [3]: 18

[4]: 0xdf9ed2aec91 [5]: 0xdf9ed2aecb1

它是一个FixedArray，FixedArray是V8实现的一个类似于数组的类，它表示一段连续的内存。

那么，这个连续内存，又如何还原成 JSON 结构对象呢?

FixedArray主要用于表示数据的存储位置，在它上面还有一个Map，这个Map用于表示数据的结构。这里的Map并不是哈希的意思，更接近于地图的意义，用来操作FixedArray表示的这段内存，并且可以通过index用descriptors迅速地取出key-value

for (int index = 0; index get(index + 0));

  Handle value(constant_properties->get(index + 1));

  Handle name = Handle::cast(key);

  JSObject::SetOwnPropertyIgnoreAttributes(boilerplate, name, value, NONE);

}

// Most object types in the V8 JavaScript are described in this file.

//

// Inheritance hierarchy:

// - Object

//   - Smi          (immediate small integer)

//   - HeapObject   (superclass for everything allocated in the heap)

//     - JSReceiver  (suitable for property access)

//       - JSObject

//         - JSArray

//         - JSArrayBuffer

//         - JSArrayBufferView

//           - JSTypedArray

//           - JSDataView

//         - JSBoundFunction

//         - JSCollection

//           - JSSet

//           - JSMap

//         - JSStringIterator

//         - JSSetIterator

//         - JSMapIterator

//         - JSWeakCollection

//           - JSWeakMap

//           - JSWeakSet

//         - JSRegExp

//         - JSFunction

//         - JSGeneratorObject

//         - JSGlobalObject

//         - JSGlobalProxy

//         - JSValue

//           - JSDate

//         - JSMessageObject

//         - JSModuleNamespace

//         - JSV8BreakIterator     // If V8_INTL_SUPPORT enabled.

//         - JSCollator            // If V8_INTL_SUPPORT enabled.

//         - JSDateTimeFormat      // If V8_INTL_SUPPORT enabled.

//         - JSListFormat          // If V8_INTL_SUPPORT enabled.

//         - JSLocale              // If V8_INTL_SUPPORT enabled.

//         - JSNumberFormat        // If V8_INTL_SUPPORT enabled.

//         - JSPluralRules         // If V8_INTL_SUPPORT enabled.

//         - JSRelativeTimeFormat  // If V8_INTL_SUPPORT enabled.

//         - JSSegmentIterator     // If V8_INTL_SUPPORT enabled.

//         - JSSegmenter           // If V8_INTL_SUPPORT enabled.

//         - WasmExceptionObject

//         - WasmGlobalObject

//         - WasmInstanceObject

//         - WasmMemoryObject

//         - WasmModuleObject

//         - WasmTableObject

//       - JSProxy

//     - FixedArrayBase

//       - ByteArray

//       - BytecodeArray

//       - FixedArray

//         - FrameArray

//         - HashTable

//           - Dictionary

//           - StringTable

//           - StringSet

//           - CompilationCacheTable

//           - MapCache

//         - OrderedHashTable

//           - OrderedHashSet

//           - OrderedHashMap

//         - FeedbackMetadata

//         - TemplateList

//         - TransitionArray

//         - ScopeInfo

//         - ModuleInfo

//         - ScriptContextTable

//         - ClosureFeedbackCellArray

//       - FixedDoubleArray

//     - Name

//       - String

//         - SeqString

//           - SeqOneByteString

//           - SeqTwoByteString

//         - SlicedString

//         - ConsString

//         - ThinString

//         - ExternalString

//           - ExternalOneByteString

//           - ExternalTwoByteString

//         - InternalizedString

//           - SeqInternalizedString

//             - SeqOneByteInternalizedString

//             - SeqTwoByteInternalizedString

//           - ConsInternalizedString

//           - ExternalInternalizedString

//             - ExternalOneByteInternalizedString

//             - ExternalTwoByteInternalizedString

//       - Symbol

//     - Context

//       - NativeContext

//     - HeapNumber

//     - BigInt

//     - Cell

//     - DescriptorArray

//     - PropertyCell

//     - PropertyArray

//     - Code

//     - AbstractCode, a wrapper around Code or BytecodeArray

//     - Map

//     - Oddball

//     - Foreign

//     - SmallOrderedHashTable

//       - SmallOrderedHashMap

//       - SmallOrderedHashSet

//     - SharedFunctionInfo

//     - Struct

//       - AccessorInfo

//       - AsmWasmData

//       - PromiseReaction

//       - PromiseCapability

//       - AccessorPair

//       - AccessCheckInfo

//       - InterceptorInfo

//       - CallHandlerInfo

//       - EnumCache

//       - TemplateInfo

//         - FunctionTemplateInfo

//         - ObjectTemplateInfo

//       - Script

//       - DebugInfo

//       - BreakPoint

//       - BreakPointInfo

//       - StackFrameInfo

//       - StackTraceFrame

//       - SourcePositionTableWithFrameCache

//       - CodeCache

//       - PrototypeInfo

//       - Microtask

//         - CallbackTask

//         - CallableTask

//         - PromiseReactionJobTask

//           - PromiseFulfillReactionJobTask

//           - PromiseRejectReactionJobTask

//         - PromiseResolveThenableJobTask

//       - Module

//       - ModuleInfoEntry

//     - FeedbackCell

//     - FeedbackVector

//     - PreparseData

//     - UncompiledData

//       - UncompiledDataWithoutPreparseData

//       - UncompiledDataWithPreparseData

//

// Formats of Object::ptr_:

//  Smi:        [31 bit signed int] 0

//  HeapObject: [32 bit direct pointer] (4 byte aligned) | 01

每个 heap object 都有个 map 来记录相关信息。

// All heap objects have a Map that describes their structure.

//  A Map contains information about:

//  - Size information about the object

//  - How to iterate over an object (for garbage collection)

//

// Map layout:

// +---------------+---------------------------------------------+

// |   _ Type _    | _ Description _                             |

// +---------------+---------------------------------------------+

// | TaggedPointer | map - Always a pointer to the MetaMap root  |

// +---------------+---------------------------------------------+

// | Int           | The first int field                         |

//  `---+----------+---------------------------------------------+

//      | Byte     | [instance_size]                             |

//      +----------+---------------------------------------------+

//      | Byte     | If Map for a primitive type:                |

//      |          |   native context index for constructor fn   |

//      |          | If Map for an Object type:                  |

//      |          |   inobject properties start offset in words |

//      +----------+---------------------------------------------+

//      | Byte     | [used_or_unused_instance_size_in_words]     |

//      |          | For JSObject in fast mode this byte encodes |

//      |          | the size of the object that includes only   |

//      |          | the used property fields or the slack size  |

//      |          | in properties backing store.                |

//      +----------+---------------------------------------------+

//      | Byte     | [visitor_id]                                |

// +----+----------+---------------------------------------------+

// | Int           | The second int field                        |

//  `---+----------+---------------------------------------------+

//      | Short    | [instance_type]                             |

//      +----------+---------------------------------------------+

//      | Byte     | [bit_field]                                 |

//      |          |   - has_non_instance_prototype (bit 0)      |

//      |          |   - is_callable (bit 1)                     |

//      |          |   - has_named_interceptor (bit 2)           |

//      |          |   - has_indexed_interceptor (bit 3)         |

//      |          |   - is_undetectable (bit 4)                 |

//      |          |   - is_access_check_needed (bit 5)          |

//      |          |   - is_constructor (bit 6)                  |

//      |          |   - has_prototype_slot (bit 7)              |

//      +----------+---------------------------------------------+

//      | Byte     | [bit_field2]                                |

//      |          |   - is_extensible (bit 0)                   |

//      |          |   - is_prototype_map (bit 1)                |

//      |          |   - is_in_retained_map_list (bit 2)         |

//      |          |   - elements_kind (bits 3..7)               |

// +----+----------+---------------------------------------------+

// | Int           | [bit_field3]                                |

// |               |   - enum_length (bit 0..9)                  |

// |               |   - number_of_own_descriptors (bit 10..19)  |

// |               |   - is_dictionary_map (bit 20)              |

// |               |   - owns_descriptors (bit 21)               |

// |               |   - has_hidden_prototype (bit 22)           |

// |               |   - is_deprecated (bit 23)                  |

// |               |   - is_unstable (bit 24)                    |

// |               |   - is_migration_target (bit 25)            |

// |               |   - is_immutable_proto (bit 26)             |

// |               |   - new_target_is_base (bit 27)             |

// |               |   - may_have_interesting_symbols (bit 28)   |

// |               |   - construction_counter (bit 29..31)       |

// |               |                                             |

// +*************************************************************+

// | Int           | On systems with 64bit pointer types, there  |

// |               | is an unused 32bits after bit_field3        |

// +*************************************************************+

// | TaggedPointer | [prototype]                                 |

// +---------------+---------------------------------------------+

// | TaggedPointer | [constructor_or_backpointer]                |

// +---------------+---------------------------------------------+

// | TaggedPointer | If Map is a prototype map:                  |

// |               |   [prototype_info]                          |

// |               | Else:                                       |

// |               |   [raw_transitions]                         |

// +---------------+---------------------------------------------+

// | TaggedPointer | [instance_descriptors]                      |

// +*************************************************************+

// ! TaggedPointer ! [layout_descriptors]                        !

// !               ! Field is only present if compile-time flag  !

// !               ! FLAG_unbox_double_fields is enabled         !

// !               ! (basically on 64 bit architectures)         !

// +*************************************************************+

// | TaggedPointer | [dependent_code]                            |

// +---------------+---------------------------------------------+

原文链接：https://www.zhoulujun.cn/html/webfront/ECMAScript/js/2016_0219_7607.html

文有不妥之前，请源站留言告知，本人将及时修正，拜谢

参考文章：

基本数据结构形象解释 https://blog.csdn.net/qq_23864697/article/details/79727950

数据结构与算法 - 图的邻接表（思想以及实现方式）www.cnblogs.com/cmusketeer/p/10331450.html

谁说前端就不需要学习数据结构了？来我们浅谈一下js的数据结构 https://www.jianshu.com/p/5e0e8d183102

JavaScript: new关键字创建对象底层原理 https://www.jianshu.com/p/265144a810b7

数据结构和算法 https://www.cnblogs.com/wsnb/p/5172431.html