Klonen von JavaScript-Arrays: Verhindern absichtlicher Änderungen am Quellarray

Grundlegendes zum Klonen und Mutieren von JavaScript-Arrays

Das Klonen von Arrays ist eine beliebte Aktivität in JavaScript, mit der Sie Änderungen an einem Duplikat des ursprünglichen Arrays vornehmen können, ohne die Originaldaten zu beeinträchtigen. Allerdings funktionieren einfache Klontechniken aufgrund der Funktionsweise von JavaScript-Objekten möglicherweise nicht wie beabsichtigt. Entwickler stoßen häufig auf Szenarien, in denen sich Änderungen am kopierten Array auch auf das ursprüngliche Array auswirken.

Dieses Problem tritt meist dann auf, wenn Elemente in einem Array enthalten sind, was bei komplexeren Datenstrukturen häufig der Fall ist. Die einfache Spread-Syntax repliziert lediglich Zeiger auf die Objekte, nicht auf die tatsächliche tiefe Kopie des Arrays, was zu unerwünschten Änderungen sowohl am ursprünglichen als auch am geklonten Array führt.

Um dieses Problem zu veranschaulichen, gehen wir in diesem Artikel ein sehr einfaches Beispiel durch. Wir verwenden den Spread-Operator, um ein Array zu klonen, das die Namen der Teams enthält. Als Nächstes versuchen wir, Änderungen am kopierten Array vorzunehmen und zu prüfen, ob das ursprüngliche Array ebenfalls geändert wird.

Indem wir den Mechanismus dahinter verstehen und mögliche Abhilfemaßnahmen untersuchen, werden wir unser Wissen über Methoden zum Klonen von JavaScript-Arrays erweitern. In größeren Anwendungen ist dies unerlässlich, um Fehler beim Arbeiten mit veränderlichen Daten zu vermeiden.

Verständnis der Probleme beim Klonen und Mutieren von JavaScript-Arrays

Dieses JavaScript-Beispiel veranschaulicht das Problem, wie das Klonen von Arrays zu unerwarteten Änderungen am ursprünglichen Array führen kann. Beim Klonen eines Arrays mit dem Spread-Operator werden flache Kopien erstellt. Dies weist darauf hin, dass auch beim Kopieren des Arrays alle darin enthaltenen Objekte weiterhin auf dieselben Speicherorte verweisen. Bezüglich der Teamnamen verweisen beide Arrays auf die identischen Elemente, auch wenn es sich um ein Array handelt B ist ein Klon eines Arrays A. Folglich wirken sich alle Änderungen am Teamnamen in einem Array auch auf das andere aus.

Da JavaScript Dinge anhand von Referenzen und nicht anhand von Werten verarbeitet, kommt es zu diesem Verhalten. Die Objekte innerhalb des Arrays werden nicht dupliziert, wenn mit dem Befehl eine neue Array-Struktur erstellt wird [...A]. Somit wird bei Ausführung der Funktion das gleiche Objekt in beiden Arrays verändert change_team wird aufgerufen, um den Teamnamen zu ändern. Dies erklärt, warum, obwohl nur ein Array geändert werden sollte, beide Arrays die Änderung anzeigen. Bei der Verwendung von JavaScript-Arrays von Objekten ist dies ein häufiges Problem.

Wir haben zwei Problemumgehungen für dieses Problem dargestellt: Deep Cloning und Bibliotheksnutzung. Der JSON.parse(JSON.stringify(a)) Die Funktion wandelt das Array in einen String und wieder zurück um, um eine tiefe Kopie bereitzustellen. Diese Methode ist einfach zu verwenden und effizient für die Erstellung eines neuen Satzes von Elementen, die keinerlei Bezug zum ursprünglichen Array haben. Das ursprüngliche Array bleibt nach allen Änderungen am kopierten Array unverändert. Diese Methode weist jedoch Nachteile auf, insbesondere wenn es um komplexere Datenstrukturen wie Funktionen oder undefinierte Werte geht.

Ein zuverlässigerer Weg nutzt Lodash _.cloneDeep Technik. Eine der vielen Techniken, die die bekannte JavaScript-Dienstprogrammbibliothek Lodash bietet, ist das tiefe Klonen von Objekten und Arrays. Diese Technik stellt sicher, dass verschachtelte Objekte korrekt geklont werden und ist sowohl effizient als auch zuverlässig. Es verarbeitet problemlos kompliziertere Datenstrukturen und vermeidet die mit der JSON-Serialisierung verbundenen Probleme. Diese beiden Deep-Cloning-Techniken sind bei größeren Projekten, bei denen die Datenkonsistenz wichtig ist, sehr hilfreich, da sie unerwartete Nebenwirkungen in Anwendungen vermeiden, die auf Array- oder Objektmanipulation angewiesen sind.

a = [];
a[0] = {};
a[0].team = "Arsenal";
a[1] = {};
a[1].team = "Chelsea";
a[2] = {};
a[2].team = "West Ham";

function change_team(d, club) {
    d[1].team = club;
    return d;
}

b = [...a]; // Shallow copy of the array
change_team(b, "Spurs");

for(n = 0; n < a.length; n++) {
    console.log(n + "] " + a[n].team); // Arsenal, Chelsea, West Ham
}

for(n = 0; n < b.length; n++) {
    console.log(n + "] " + b[n].team); // Arsenal, Spurs, West Ham
}

a = [];
a[0] = {};
a[0].team = "Arsenal";
a[1] = {};
a[1].team = "Chelsea";
a[2] = {};
a[2].team = "West Ham";

function deepCloneArray(arr) {
    return JSON.parse(JSON.stringify(arr)); // Deep copy
}

function change_team(d, club) {
    d[1].team = club;
    return d;
}

b = deepCloneArray(a);
change_team(b, "Spurs");

for(n = 0; n < a.length; n++) {
    console.log(n + "] " + a[n].team); // Arsenal, Chelsea, West Ham
}

for(n = 0; n < b.length; n++) {
    console.log(n + "] " + b[n].team); // Arsenal, Spurs, West Ham
}

const _ = require('lodash');

a = [];
a[0] = {};
a[0].team = "Arsenal";
a[1] = {};
a[1].team = "Chelsea";
a[2] = {};
a[2].team = "West Ham";

function change_team(d, club) {
    d[1].team = club;
    return d;
}

b = _.cloneDeep(a);
change_team(b, "Spurs");

for(n = 0; n < a.length; n++) {
    console.log(n + "] " + a[n].team); // Arsenal, Chelsea, West Ham
}

for(n = 0; n < b.length; n++) {
    console.log(n + "] " + b[n].team); // Arsenal, Spurs, West Ham
}

Optimieren des Array-Klonens in JavaScript für Leistung und Sicherheit

Die Fähigkeit, Speicher und Leistung effektiv zu verwalten, ist eine entscheidende Komponente beim Klonen von JavaScript-Arrays, insbesondere bei umfangreichen Anwendungen. Die Klontechniken, die Sie bei der Arbeit mit großen Arrays verwenden, können erhebliche Auswirkungen auf die Speichernutzung und -geschwindigkeit haben. Bei der Arbeit mit komplizierten, verschachtelten Strukturen eignet sich die flache Kopiermethode, die den Spread-Operator verwendet [...Array], ist nicht so effektiv und bei kleineren Arrays langsamer. Deep-Copy-Techniken wie JSON.parse(JSON.stringify(array)) oder Bibliotheken wie die von Lodash verwenden _.cloneDeep Aufgrund ihres höheren Speicherverbrauchs kann es bei großen Datenmengen zu Verzögerungen bei der Ausführung kommen.

Um die Leistung geschickter verwalten zu können, müssen Sie abschätzen, welche Situationen tiefe oder flache Kopien erfordern. Beispielsweise reicht eine flache Kopie aus, wenn die einzigen primitiven Daten, die Ihre Anwendung aktualisiert, einfache Arrays aus Zahlen oder Zeichenfolgen sind. Um jedoch referenzbasierte Nebenwirkungen zu verhindern, ist ein tiefer Klon für Arrays erforderlich, die Objekte oder Arrays von Arrays enthalten. Deep-Cloning-Techniken garantieren die Datenintegrität, auch wenn sie die Leistung beeinträchtigen können, insbesondere bei der Arbeit mit großen Datensätzen in serverseitiger Logik oder hierarchischen Datenmodellen in Echtzeit-Apps wie React States.

Darüber hinaus liegt der Schlüssel zur Optimierung der Sicherheit darin, unbeabsichtigte Mutationen zu vermeiden. Wenn flache Kopien unsachgemäß verwendet werden, können sie unbeabsichtigte Änderungen durch Objektverweise ermöglichen, wodurch vertrauliche Daten offengelegt werden können. Durch tiefes Kopieren wird sichergestellt, dass Änderungen an geklonten Arrays oder Objekten nicht in die Originaldatensätze gelangen. Dadurch wird die Datenintegrität geschützt und schwerwiegende Fehler in sensiblen Systemen wie Finanz- oder Medizinsoftware vermieden. Die Berücksichtigung von Leistungsfaktoren und der korrekte Umgang mit Objektreferenzen machen das Klonen von Arrays zu einem wesentlichen Thema für die moderne Webentwicklung.