【前端】每日一道面试题7：WeakMap和WeakSet是干嘛用的，有哪些使用场景

WeakMap和WeakSet是JavaScript中用于特定内存管理场景的弱引用集合类型，主要设计用于避免内存泄漏并优化垃圾回收机制。以下是它们的核心特性和典型应用场景：

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一、核心特性对比

1. 弱引用机制

   • WeakMap：键必须是对象，值的引用不影响垃圾回收（GC）。当键对象没有其他强引用时，键值对会被自动移除。
   • WeakSet：存储唯一对象，对象无其他引用时会被GC自动删除。
   • 与普通Map和Set不同，它们不会阻止垃圾回收器清除无引用的对象。

2. 不可枚举性

   • 不支持遍历操作（如keys()、values()），因此适用于临时存储或私有数据管理。

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二、典型使用场景

1. 内存敏感的元数据跟踪

• 场景：为DOM元素或对象附加临时元数据（如状态标记），当元素被移除时自动清除相关数据，避免内存泄漏。
• 示例：
  在动态分析工具中，用WeakMap记录对象的污染状态（如是否被篡改），用WeakSet记录封装后的对象，确保原始对象被销毁后关联数据自动释放。

  const tainted = new WeakMap();
  const wrapped = new WeakSet();
  function track(obj) {tainted.set(obj, true);wrapped.add(obj);
  }
  

2. 缓存与临时存储

• 场景：缓存计算结果或临时数据，依赖对象生命周期自动清理。
• 示例：
  缓存DOM查询结果，当DOM节点被删除时连带清除缓存，避免无效数据占用内存。

  const domCache = new WeakMap();
  function getSize(element) {if (!domCache.has(element)) {const size = element.getBoundingClientRect();domCache.set(element, size);}return domCache.get(element);
  }
  

3. 私有成员模拟

• 场景：实现类的私有属性，避免通过闭包或Symbol暴露数据。
• 示例：
  使用WeakMap存储每个实例的私有变量，外部无法直接访问。

  const privateData = new WeakMap();
  class User {constructor(name) {privateData.set(this, { name });}getName() {return privateData.get(this).name;}
  }
  

4. 防止循环引用导致内存泄漏

• 场景：对象间相互引用时，使用弱引用可确保GC正常工作。
• 示例：
  在复杂对象图中，若两个对象互相引用但无外部依赖，可用WeakMap打破强引用链。

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三、限制与注意事项

• 仅支持对象键：WeakMap的键必须是对象，WeakSet只能存储对象。
• 不可迭代：无法直接遍历内容，需通过键对象访问。
• 依赖GC时机：数据清除时间由垃圾回收机制决定，无法手动控制。

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四、总结

WeakMap和WeakSet适用于需要动态绑定对象生命周期的场景，如DOM元数据管理、缓存优化、私有数据封装等。其弱引用特性使其成为处理内存敏感问题的理想工具，尤其在大型应用或框架中能有效减少内存泄漏风险。