如何使用Map处理Dom节点

本文浅析一下为什么Map（和WeakMap）在处理大量DOM节点时特别有用。

我们在JavaScript中使用了很多普通的、古老的对象来存储键/值数据，它们处理的非常出色：

const person = {
    firstName: 'Alex',
    lastName: 'MacArthur',
    isACommunist: false
};

但是，当你开始处理较大的实体，其属性经常被读取、更改和添加时，人们越来越多地使用Map来代替。这是有原因的：在某些情况下，Map跟对象相比有多种优势，特别是那些有敏感的性能问题或插入的顺序非常重要的情况。

但最近，我意识到我特别喜欢用它们来处理大量的DOM节点集合。

这个想法是在阅读Caleb Porzio最近的一篇博文时产生的。在这篇文章中，他正在处理一个假设的例子，即一个由10,000行组成的表，其中一条可以是"active"。为了管理不同行被选中的状态，一个对象被用于键/值存储。下面是他的一个迭代的注释版本。

import { ref, watchEffect } from 'vue';

let rowStates = {};
let activeRow;

document.querySelectorAll('tr').forEach((row) => {
    // Set row state.
    rowStates[row.id] = ref(false);

    row.addEventListener('click', () => {
        // Update row state.
        if (activeRow) rowStates[activeRow].value = false;

        activeRow = row.id;

        rowStates[row.id].value = true;
    });

    watchEffect(() => {
        // Read row state.
        if (rowStates[row.id].value) {
            row.classList.add('active');
        } else {
            row.classList.remove('active');
        }
    });
});

这能很好地完成工作。但是，它使用一个对象作为一个大型的类散列表，所以用于关联值的键必须是一个字符串，从而要求每个项目有一个唯一的ID（或其他字符串值）。这带来了一些额外的程序性开销，以便在需要时生成和读取这些值。

对象即key

与之对应的是，Map允许我们使用HTML节点作为自身的键。上面的代码片段最终会是这样：

import { ref, watchEffect } from 'vue';

- let rowStates = {};
+ let rowStates = new Map();
let activeRow;

document.querySelectorAll('tr').forEach((row) => {
-   rowStates[row.id] = ref(false);
+   rowStates.set(row, ref(false));

    row.addEventListener('click', () => {
-       if (activeRow) rowStates[activeRow].value = false;
+       if (activeRow) rowStates.get(activeRow).value = false;

        activeRow = row;

-       rowStates[row.id].value = true;
+       rowStates.get(activeRow).value = true;
    });

    watchEffect(() => {
-       if (rowStates[row.id].value) {
+       if (rowStates.get(row).value) {
            row.classList.add('active');
        } else {
            row.classList.remove('active');
        }
    });
});

这里最明显的好处是，我不需要担心每一行都有唯一的ID。具有唯一性的节点本身就可以作为键。正因为如此，设置或读取任何属性都是不必要的。它更简单，也更有弹性。

读写性能更佳

在大多数情况下，这种差别是可以忽略不计的。但是，当你处理更大的数据集时，操作的性能就会明显提高。这甚至体现在规范中--Map的构建方式必须能够在项目数量不断增加时保持性能：

Map必须使用哈希表或其他机制来实现，平均来说，这些机制提供的访问时间是集合中元素数量的亚线性。

"亚线性"只是意味着性能不会以与Map大小成比例的速度下降。因此，即使是大的Map也应该保持相当快的速度。

但即使在此基础上，也不需要搞乱DOM属性或通过一个类似字符串的ID进行查找。每个键本身就是一个引用，这意味着我们可以跳过一两个步骤。

我做了一些基本的性能测试来确认这一切。首先，按照Caleb的方案，我在一个页面上生成了10,000个<tr>元素：

const table = document.createElement('table');
document.body.append(table);

const count = 10_000;
for (let i = 0; i < count; i++) {
  const item = document.createElement('tr');
  item.id = i;
  item.textContent = 'item';
  table.append(item);
}

接下来，我建立了一个模板，用于测量循环所有这些行并将一些相关的状态存储在一个对象或Map中需要多长时间。我还在for循环中多次运行同一过程，然后确定写入和读取的平均时间。

const rows = document.querySelectorAll('tr');
const times = [];
const testMap = new Map();
const testObj = {};

for (let i = 0; i < 1000; i++) {
  const start = performance.now();

  rows.forEach((row, index) => {
    // Test Case #1
	// testObj[row.id] = index;
	// const result = testObj[row.id];

	// Test Case #2
	// testMap.set(row, index);
	// const result = testMap.get(row);
  });

  times.push(performance.now() - start);
}

const average = times.reduce((acc, i) => acc + i, 0) / times.length;

console.log(average);

下面是测试结果：

	100行	10000行	100000行
Object	0.023ms	3.45ms	89.9ms
Map	0.019ms	2.1ms	48.7ms
	17%	39%	46%

请记住，这些结果在稍有不同的情况下可能会有相当大的差异，但总的来说，它们总体上符合我的期望。当处理相对较少的项目时，Map和对象之间的性能是相当的。但随着项目数量的增加，Map开始拉开距离。这种性能上的亚线性变化开始显现出来。

WeakMaps更有效地管理内存

有一个特殊版本的Map接口被设计用来更好地管理内存--WeakMap。它通过持有对其键的"弱"引用来做到这一点，所以如果这些对象键中的任何一个不再有其他地方的引用与之绑定，它就有资格进行垃圾回收。因此，当不再需要该键时，整个条目就会自动从WeakMap中删除，从而清除更多的内存。这也适用于DOM节点。

为了解决这个问题，我们将使用FinalizationRegistry，每当你所监听的引用被垃圾回收时，它就会触发一个回调（我从未想到会发现这样的好东西）。我们将从几个列表项开始：

<ul>
  <li id="item1">first</li>
  <li id="item2">second</li>
  <li id="item3">third</li>
</ul>

接下来，我们将把这些项放在WeakMap中并注册item2，使其受到注册的监听。我们将删除它，只要它被垃圾回收，回调就会被触发，我们就能看到WeakMap的变化。

但是......垃圾收集是不可预测的，而且没有正式的方法来使它发生，所以为了让垃圾回收产生，我们将定期生成一堆对象并将它们持久化在内存中。下面是整个脚本代码：

(async () => {
    const listMap = new WeakMap();

    // Stick each item in a WeakMap.
    document.querySelectorAll('li').forEach((node) => {
	listMap.set(node, node.id);
    });

    const registry = new FinalizationRegistry((heldValue) => {
	// Garbage collection has happened!
	console.log('After collection:', heldValue);
    });

    registry.register(document.getElementById('item2'), listMap);

    console.log('Before collection:', listMap);

    // Remove node, freeing up reference!
    document.getElementById('item2').remove();

     // Periodically create a bunch o' objects to trigger collection.
     const objs = [];
     while (true) {
   	for (let i = 0; i < 100; i++) {
            objs.push(...new Array(100));
	}

        await new Promise((resolve) => setTimeout(resolve, 10));
    }
})();

在任何事情发生之前，WeakMap持有三个项，正如预期的那样。但在第二个项从DOM中被移除并发生垃圾回收后，它看起来有点不同：

由于节点引用不再存在于DOM中，整个条目都被从WeakMap中删除，释放了一点内存。这是一个我很欣赏的功能，有助于保持环境的内存更加整洁。

太长不看版

我喜欢为DOM节点使用Map，因为：

• 节点本身可以作为键。我不需要先在每个节点上设置或读取独特的属性。
• 和具有大量成员的对象相比，Map（被设计成）更具有性能。
• 使用以节点为键的WeakMap意味着如果一个节点从DOM中被移除，条目将被自动垃圾回收。

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