B07 Map 与 Set 集合类型

摘要：对象的键只能是字符串与 Symbol，且会继承原型链上的属性；Map 允许任意值作为键并保持插入顺序，Set 保证值唯一。WeakMap 与 WeakSet 的键是弱引用，不阻止回收，适合给对象挂载私有数据。本文给出四类集合的增删改查、迭代顺序、与对象的取舍对照，以及 WeakMap 缓存与私有状态两个典型用法。
关键词：Map，Set，WeakMap，弱引用，迭代顺序

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1 引言

用对象当字典时会遇到三类问题：键 1 与 "1" 冲突、遍历顺序不保证、键名与原型属性（toString、constructor）可能撞车。用对象数组做去重则要写嵌套循环。

本文给出四类集合类型的选择依据。范围见表 1-1。

项	本文覆盖	本文不覆盖
键值	Map 增删改查、迭代顺序、链式	自定义哈希结构
唯一值	Set 去重、集合运算	不可变集合库
弱引用	WeakMap/WeakSet 用途与限制	垃圾回收算法（C03）
取舍	四类集合与对象的对照	JSON 序列化（C06）

表 1-1 本文覆盖范围

2 预备知识

项	要求	核对方式
环境	Node.js 20+ 或 Chrome 130+	能执行 ESM 脚本
前置	A06、C03	数组与可达性已掌握
文件	js-practice/collections2.mjs	编码 UTF-8

表 2-1 环境与前置要求

3 原理与实现

3.1 四类集合的边界

按「键的类型」与「是否弱引用」划分，如图 3-1 所示。

flowchart TD
    A["需要键值对"] --> B{"键是否必须为对象"}
    B -->|是| C{"是否需要遍历"}
    C -->|否| D["WeakMap<br/>键弱引用，不可遍历"]
    C -->|是| E["Map 以对象为键"]
    B -->|否| F["Map"]
    G["只需要值的唯一性"] --> H{"值是否为对象且不需遍历"}
    H -->|是| I["WeakSet"]
    H -->|否| J["Set"]

图 3-1 四类集合按键类型与遍历需求划分

图上可见：弱引用集合不可遍历、没有 size，这是回收器能随时回收键的代价；需要遍历就必须用 Map/Set。

3.2 完整实现

// js-practice/collections2.mjs；运行环境：Node.js 20+
// 1 Map：任意键，保持插入顺序
const counts = new Map();
const keyObj = { id: 1 };

counts.set('a', 1);
counts.set(2, 'two');
counts.set(keyObj, '对象键');

console.log(counts.get(keyObj));        // 对象键
console.log(counts.get('2'));           // undefined，2 与 '2' 是不同键
console.log([...counts.keys()]);        // ['a', 2, { id: 1 }]
console.log(counts.size, counts.has('a')); // 3 true

// 2 Map 与对象的取舍：对象做字典会撞原型属性
const dict = Object.create(null);       // 无原型，避免 toString 冲突
dict.toString = 'ok';
console.log(dict.toString);             // ok

// 3 Set：去重与集合运算
const ids = [3, 1, 2, 1, 3];
const unique = [...new Set(ids)];
console.log(unique);                    // [3, 1, 2]

const online = new Set([1, 2, 3]);
const banned = new Set([3]);
const active = [...online].filter((id) => !banned.has(id));   // 差集
console.log(active);                    // [1, 2]
console.log(online.difference?.(banned) ?? '当前运行时不支持 difference');

// 4 WeakMap：给对象挂私有数据，键被回收时条目自动消失
const privateData = new WeakMap();

class User {
  constructor(name) {
    privateData.set(this, { name, loginAt: Date.now() });
  }
  get name() {
    return privateData.get(this).name;
  }
}

const u = new User('Lin');
console.log(u.name, Object.keys(u));    // Lin []，外部看不到内部数据

// 5 WeakMap 做对象级缓存
const cache = new WeakMap();
function heavy(obj) {
  if (cache.has(obj)) return cache.get(obj);
  const result = Object.keys(obj).length;
  cache.set(obj, result);
  return result;
}

const payload = { a: 1, b: 2 };
console.log(heavy(payload), heavy(payload)); // 2 2
console.log(cache.size);                 // undefined，弱引用集合无 size

四类集合与对象的对照见表 3-1。

需求	首选	原因
键为字符串，结构固定	对象	字面量简洁，可直接解构
键为任意值或需要保序	Map	键不转字符串，插入顺序稳定
需要频繁增删键值对	Map	有 size，遍历无需 Object.keys
值去重	Set	has 为常数时间，数组为线性
给对象挂数据且不应泄漏	WeakMap	键被回收时条目自动移除
标记对象是否已处理	WeakSet	不阻止被标记对象被回收

表 3-1 集合类型的选择依据

常用方法见表 3-2。

操作	Map	Set	WeakMap
增	set(key, value) 可链式	add(value)	set(key, value)
查	get(key)	has(value)	get(key)
删	delete(key)	delete(value)	delete(key)
清空	clear()	clear()	无
数量	size	size	无
遍历	keys/values/entries	values/entries	不可遍历
可序列化	需先转数组（C06）	需先转数组	否

表 3-2 三类集合的方法对照

4 验证与讨论

1. 执行脚本，确认 counts.get('2') 为 undefined，说明 Map 的键不转字符串。
2. 把 dict 改为 {} 后再读取 dict.toString，确认拿到原型上的函数而非字符串。
3. 在控制台执行 [...new Set([3,1,2,1,3])]，确认顺序保留首次出现次序。
4. 把 privateData 改为 Map，确认实例被丢弃后条目仍存在，堆快照中可见滞留。

检查项	预期结果	说明
键类型	对象键与字符串键共存	表 3-1
插入顺序	遍历顺序与写入一致	3.2 节
去重	重复值只保留一个	Set
私有性	Object.keys(u) 为空	WeakMap 不在实例上留属性
无 size	cache.size 为 undefined	弱引用集合不可统计

表 4-1 五项验收

讨论与局限。 Set 的唯一性基于 SameValueZero 比较，NaN 等于自身，+0 与 -0 视为同一个值，对象按引用比较。另，difference、union 等集合运算方法在较旧运行时不可用，需手写 filter 实现。

5 常见问题

现象	原因	处理
map.get('2') 取不到值	写入时用了数字 2	统一键的类型
用对象当字典时多了属性	原型链上的同名属性	Object.create(null) 或改用 Map
JSON.stringify(map) 得到 {}	Map 不可直接序列化	先 [...map] 转数组，见 C06
缓存导致内存不降	用 Map 做对象级缓存	改用 WeakMap
遍历 WeakMap 报错	弱引用集合不支持遍历	需要遍历时改用 Map
去重后顺序变了	用了排序或多轮 filter	Set 保留首次出现顺序

表 5-1 集合类型的六类问题

6 结论

序号	结论	依据
1	键为任意值或需保序时用 Map	表 3-1
2	值去重与存在性判断用 Set	表 3-1
3	给对象挂私有数据用 WeakMap	图 3-1
4	弱引用集合不可遍历、无 size	表 3-2

表 6-1 结论汇总

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参考文献

[1] MDN Web Docs · Map，https://developer.mozilla.org/zh-CN/docs/Web/JavaScript/Reference/Global_Objects/Map（访问于 2026-10-31）
[2] ECMA-262 · 24.3 WeakMap Objects，https://tc39.es/ecma262/#sec-weakmap-objects（访问于 2026-10-31）