14、Set 和 Map 数据结构

14、Set 和 Map 数据结构

1. Set

1.1 基本用法

ES6（ES6于2015年6月发布）提供了新的数据结构 Set。它类似于数组，但是成员的值都是唯一的，没有重复的值。

☆☆☆ 值唯一，没有重复的值

Set本身是一个构造函数，用来生成 Set 数据结构。

const s = new Set();

[2, 3, 5, 4, 5, 2, 2].forEach(x => s.add(x));

for (let i of s) {
  console.log(i);
}
// 2 3 5 4
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☆☆☆ 接受数组、具有 iterable 接口的数据结构

Set函数可以接受一个数组（或者具有 iterable 接口的其他数据结构）作为参数，用来初始化。

// 例一
const set = new Set([1, 2, 3, 4, 4]);
[...set]
// [1, 2, 3, 4]

// 例二
const items = new Set([1, 2, 3, 4, 5, 5, 5, 5]);
items.size // 5

// 例三
const set = new Set(document.querySelectorAll('div'));
set.size // 56

// 类似于
const set = new Set();
document
 .querySelectorAll('div')
 .forEach(div => set.add(div));
set.size // 56
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上面代码中，例一和例二都是Set函数接受数组作为参数，例三是接受类似数组的对象作为参数。

☆☆☆ 数组去重1：[…new Set(array)]

// 去除数组的重复成员
[...new Set(array)]
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☆☆☆ 字符串去重：[…new Set(‘ababbc’)].join(‘’)

[...new Set('ababbc')].join('') // Set->Array->String
// "abc"

[...new Set('ababbc')].join(' - ')
// "a - b - c"
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向 Set 加入值的时候，不会发生类型转换，所以5和"5"是两个不同的值。Set 内部判断两个值是否不同，使用的算法叫做“Same-value-zero equality”，它类似于精确相等运算符（===），主要的区别是向 Set 加入值时认为NaN等于自身，而精确相等运算符认为NaN不等于自身。

let set = new Set();
let a = NaN;
let b = NaN;
set.add(a);
set.add(b);
set // Set {NaN}
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☆ 两个对象总是不相等的：set.add({});

let set = new Set();

set.add({});
set.size // 1

set.add({});
set.size // 2
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1.2 Set实例的属性和方法

Set 结构的实例有以下属性。
Set.prototype.constructor：构造函数，默认就是Set函数。
Set.prototype.size：返回Set实例的成员总数。

Set 实例的方法分为两大类：操作方法（用于操作数据）和遍历方法（用于遍历成员）。下面先介绍四个操作方法。

Set.prototype.add(value)：添加某个值，返回 Set 结构本身
Set.prototype.delete(value)：删除某个值，返回一个布尔值，表示删除是否成功
Set.prototype.has(value)：返回一个布尔值，表示该值是否为Set的成员
Set.prototype.clear()：清除所有成员，没有返回值

s.add(1).add(2).add(2);   // 添加某个值，返回 Set 结构本身
// 注意2被加入了两次

s.size // 2

s.has(1) // true
s.has(2) // true
s.has(3) // false

s.delete(2) // true
s.has(2) // false
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下面是一个对比，判断是否包括一个键，Object结构和Set结构写法的不同。

// 对象的写法
const properties = {
  'width': 1,
  'height': 1
};

if (properties[someName]) {  // 对象这样写法，参考对象的拓展1
  // do something
}

// Set的写法
const properties = new Set();

properties.add('width');
properties.add('height');

if (properties.has(someName)) {
  // do something
}
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– Array.from() 与 Set

☆☆☆ 数组去重2：Array.from(new Set([1, 2, 3, 4, 5]));

Array.from()方法可以将 Set 结构转为数组。–参考 “9、数组的扩展”

const items = new Set([1, 2, 3, 4, 5]);
const array = Array.from(items); // 
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这就提供了去除数组重复成员的另一种方法。

function dedupe(array) {
  return Array.from(new Set(array));
}

dedupe([1, 1, 2, 3]) // [1, 2, 3]
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1.3 遍历操作

Set 结构的实例有四个遍历方法，可以用于遍历成员。

Set.prototype.keys()：返回键名的遍历器
Set.prototype.values()：返回键值的遍历器
Set.prototype.entries()：返回键值对的遍历器
Set.prototype.forEach()：使用回调函数遍历每个成员

需要特别指出的是，Set的遍历顺序就是 插入顺序。这个特性有时非常有用，比如使用 Set 保存一个回调函数列表，调用时就能保证按照添加顺序调用。

– values()，entries()

keys方法、values方法、entries方法返回的都是遍历器对象（详见《Iterator 对象》一章）。由于 Set 结构没有键名，只有键值（或者说键名和键值是同一个值），所以keys方法和values方法的行为完全一致。

let set = new Set(['red', 'green', 'blue']);

for (let item of set.keys()) {
  console.log(item);
}
// red
// green
// blue

for (let item of set.values()) {
  console.log(item);
}
// red
// green
// blue

for (let item of set.entries()) {
  console.log(item);
}
// ["red", "red"]
// ["green", "green"]
// ["blue", "blue"]
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☆☆☆ Set 默认遍历器 === values()

Set 结构的实例默认可遍历，它的默认遍历器生成函数就是它的values方法。

Set.prototype[Symbol.iterator] === Set.prototype.values  // 查看成员方法！
// true
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这意味着，可以省略values方法，直接用for...of循环遍历 Set。

let set = new Set(['red', 'green', 'blue']);

for (let x of set) {
  console.log(x);
}
// red
// green
// blue
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– forEach()

Set 结构的实例与数组一样，也拥有forEach方法，用于对每个成员执行某种操作，没有返回值。

let set = new Set([1, 4, 9]);
set.forEach((value, key) => console.log(key + ' : ' + value))
// 1 : 1
// 4 : 4
// 9 : 9
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上面代码说明，forEach方法的参数就是一个处理函数。该函数的参数与数组的forEach一致，依次为键值、键名、集合本身（上例省略了该参数）。这里需要注意，Set 结构的键名就是键值（两者是同一个值），因此第一个参数与第二个参数的值永远都是一样的。

另外，forEach方法还可以有第二个参数，表示绑定处理函数内部的this对象。

– 遍历的应用：…、for…of

扩展运算符（...）内部使用for...of循环，所以也可以用于 Set 结构。

... 调用Iterator接口才生效！

let set = new Set(['red', 'green', 'blue']);
let arr = [...set];
// ['red', 'green', 'blue']
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数组的map和filter方法也可以间接用于 Set 了。

let set = new Set([1, 2, 3]);
set = new Set([...set].map(x => x * 2)); // Set->array->set
// 返回Set结构：{2, 4, 6}

let set = new Set([1, 2, 3, 4, 5]);
set = new Set([...set].filter(x => (x % 2) == 0));
// 返回Set结构：{2, 4}
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☆ Set 轻易实现并集、交集、差集

因此使用 Set 可以很容易地实现并集（Union）、交集（Intersect）和差集（Difference）。

let a = new Set([1, 2, 3]);
let b = new Set([4, 3, 2]);

// 并集
let union = new Set([...a, ...b]);
// Set {1, 2, 3, 4}

// 交集
let intersect = new Set([...a].filter(x => b.has(x)));
// set {2, 3}

// （a 相对于 b 的）差集
let difference = new Set([...a].filter(x => !b.has(x)));
// Set {1}
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如果想在遍历操作中，同步改变原来的 Set 结构，目前没有直接的方法，但有两种变通方法。一种是利用原 Set 结构映射出一个新的结构，然后赋值给原来的 Set 结构；另一种是利用Array.from方法。

// 方法一
let set = new Set([1, 2, 3]);
set = new Set([...set].map(val => val * 2));
// set的值是2, 4, 6

// 方法二
let set = new Set([1, 2, 3]);
set = new Set(Array.from(set, val => val * 2));
// set的值是2, 4, 6
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上面代码提供了两种方法，直接在遍历操作中改变原来的 Set 结构。

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2. WeakSet。。。

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3. Map

3.1 含义和基本用法

JavaScript 的对象（Object），本质上是键值对的集合（Hash 结构），但是传统上只能用字符串当作键。这给它的使用带来了很大的限制。

const data = {};
const element = document.getElementById('myDiv');

data[element] = 'metadata';
data['[object HTMLDivElement]'] // "metadata"
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上面代码原意是将一个 DOM 节点作为对象data的键，但是由于对象只接受字符串作为键名（不是还有属性名作为键值吗，这是为啥），所以element被自动转为字符串[object HTMLDivElement]。

为了解决这个问题，ES6 提供了 Map 数据结构。它类似于对象，也是键值对的集合，但是“键”的范围不限于字符串，各种类型的值（包括对象）都可以当作键。也就是说，Object 结构提供了 “字符串—值” 的对应，Map 结构提供了“值—值”的对应，是一种更完善的 Hash 结构实现。如果你需要“键值对”的数据结构，Map 比 Object 更合适。

const m = new Map();
const o = {p: 'Hello World'};

m.set(o, 'content')
m.get(o) // "content"

m.has(o) // true
m.delete(o) // true
m.has(o) // false
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上面代码使用 Map 结构的set方法，将对象o当作m的一个键，然后又使用get方法读取这个键，接着使用delete方法删除了这个键。
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– Map 接收二维数组作为参数：任何具有 Iterator 接口、且每个成员都是一个双元素的数组的数据结构，都可以当作Map构造函数的参数。

上面的例子展示了如何向 Map 添加成员。作为构造函数，Map 也可以接受一个数组作为参数。该数组的成员是一个个表示键值对的数组。

const map = new Map([
  ['name', '张三'],
  ['title', 'Author']
]);  // 实际是一个个遍历数组，将数组中的值放入map

map.size // 2
map.has('name') // true
map.get('name') // "张三"
map.has('title') // true
map.get('title') // "Author"
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上面代码在新建 Map 实例时，就指定了两个键name和title。

Map构造函数接受数组作为参数，实际上执行的是下面的算法。

const items = [
  ['name', '张三'],
  ['title', 'Author']
];

const map = new Map();

items.forEach(
  ([key, value]) => map.set(key, value)
);
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事实上，不仅仅是数组，任何具有 Iterator 接口、且每个成员都是一个双元素的数组的数据结构（详见《Iterator》一章）都可以当作Map构造函数的参数。这就是说，Set和Map都可以用来生成新的 Map。

const set = new Set([
  ['foo', 1],
  ['bar', 2]
]);
const m1 = new Map(set);
m1.get('foo') // 1

const m2 = new Map([['baz', 3]]); // 具有Iterator接口，xxx
const m3 = new Map(m2);
m3.get('baz') // 3
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如果对同一个键多次赋值，后面的值将覆盖前面的值。

const map = new Map();

map
.set(1, 'aaa')
.set(1, 'bbb');

map.get(1) // "bbb"
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如果读取一个未知的键，则返回undefined。

new Map().get('asfddfsasadf')
// undefined
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☆ 只有对同一个对象的引用，Map 结构才将其视为同一个键

注意，只有对同一个对象的引用，Map 结构才将其视为同一个键。这一点要非常小心。

const map = new Map();

map.set(['a'], 555);
map.get(['a']) // undefined
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上面代码的set和get方法，表面是针对同一个键，但实际上这是两个不同的数组实例，内存地址是不一样的，因此get方法无法读取该键，返回undefined。

同理，同样的值的两个实例，在 Map 结构中被视为两个键。

const map = new Map();

const k1 = ['a'];
const k2 = ['a'];

map
.set(k1, 111)
.set(k2, 222);  // 键值绑定的是内存地址

map.get(k1) // 111
map.get(k2) // 222
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上面代码中，变量k1和k2的值是一样的，但是它们在 Map 结构中被视为两个键。

由上可知，Map 的键实际上是跟内存地址绑定的，只要内存地址不一样，就视为两个键。这就解决了同名属性碰撞（clash）的问题，我们扩展别人的库的时候，如果使用对象作为键名，就不用担心自己的属性与原作者的属性同名。

如果 Map 的键是一个简单类型的值（数字、字符串、布尔值），则只要两个值严格相等，Map 将其视为一个键，比如0和-0就是一个键，布尔值true和字符串true则是两个不同的键。另外，undefined和null也是两个不同的键。虽然NaN不严格相等于自身，但 Map 将其视为同一个键。

let map = new Map();

map.set(-0, 123);
map.get(+0) // 123

map.set(true, 1);
map.set('true', 2);
map.get(true) // 1

map.set(undefined, 3);
map.set(null, 4);
map.get(undefined) // 3

map.set(NaN, 123);
map.get(NaN) // 123
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3.2 实例的属性和操作方法

Map 结构的实例有以下属性和操作方法。

– size 属性

size属性返回 Map 结构的成员总数。

const map = new Map();
map.set('foo', true);
map.set('bar', false);

map.size // 2
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– Map.prototype.set(key, value)

set方法设置键名key对应的键值为value，然后返回整个 Map 结构。如果key已经有值，则键值会被更新，否则就新生成该键。

const m = new Map();

m.set('edition', 6)        // 键是字符串
m.set(262, 'standard')     // 键是数值
m.set(undefined, 'nah')    // 键是 undefined
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set方法返回的是当前的Map对象，因此可以采用链式写法。

let map = new Map()
  .set(1, 'a')
  .set(2, 'b')
  .set(3, 'c');
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– Map.prototype.get(key)

get方法读取key对应的键值，如果找不到key，返回undefined。

const m = new Map();

const hello = function() {console.log('hello');};
m.set(hello, 'Hello ES6!') // 键是函数

m.get(hello)  // Hello ES6!
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– Map.prototype.has(key)

has方法返回一个布尔值，表示某个键是否在当前 Map 对象之中。

const m = new Map();

m.set('edition', 6);
m.set(262, 'standard');
m.set(undefined, 'nah');

m.has('edition')     // true
m.has('years')       // false
m.has(262)           // true
m.has(undefined)     // true
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– Map.prototype.delete(key)

delete()方法删除某个键，返回true。如果删除失败，返回false。

const m = new Map();
m.set(undefined, 'nah');
m.has(undefined)     // true

m.delete(undefined)
m.has(undefined)       // false
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– Map.prototype.clear()

clear()方法清除所有成员，没有返回值。

let map = new Map();
map.set('foo', true);
map.set('bar', false);

map.size // 2
map.clear()
map.size // 0
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3.3 遍历方法

Map 结构原生提供三个遍历器生成函数和一个遍历方法。

Map.prototype.keys()：返回键名的遍历器。
Map.prototype.values()：返回键值的遍历器。
Map.prototype.entries()：返回所有成员的遍历器。
Map.prototype.forEach()：遍历 Map 的所有成员。

需要特别注意的是，Map 的遍历顺序就是插入顺序。

const map = new Map([
  ['F', 'no'],
  ['T',  'yes'],
]);

for (let key of map.keys()) {
  console.log(key);
}
// "F"
// "T"

for (let value of map.values()) {
  console.log(value);
}
// "no"
// "yes"

for (let item of map.entries()) {
  console.log(item[0], item[1]);
}
// "F" "no"
// "T" "yes"

// 或者
for (let [key, value] of map.entries()) {
  console.log(key, value);
}
// "F" "no"
// "T" "yes"

// 等同于使用map.entries()
for (let [key, value] of map) {
  console.log(key, value);
}
// "F" "no"
// "T" "yes"
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上面代码最后的那个例子，表示 Map 结构的默认遍历器接口（Symbol.iterator属性），就是entries方法。

map[Symbol.iterator] === map.entries
// true
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Map 结构转为数组结构，比较快速的方法是使用扩展运算符（...）。

const map = new Map([
  [1, 'one'],
  [2, 'two'],
  [3, 'three'],
]);

[...map.keys()]
// [1, 2, 3]

[...map.values()]
// ['one', 'two', 'three']

[...map.entries()]
// [[1,'one'], [2, 'two'], [3, 'three']]

[...map]
// [[1,'one'], [2, 'two'], [3, 'three']]
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☆ 结合数组实现map的过滤

结合数组的map方法、filter方法，可以实现 Map 的遍历和过滤（Map 本身没有map和filter方法）。

const map0 = new Map()
  .set(1, 'a')
  .set(2, 'b')
  .set(3, 'c');

const map1 = new Map(
  [...map0].filter(([k, v]) => k < 3)  // map->array->map
);
// 产生 Map 结构 {1 => 'a', 2 => 'b'}

const map2 = new Map(
  [...map0].map(([k, v]) => [k * 2, '_' + v])
    );
// 产生 Map 结构 {2 => '_a', 4 => '_b', 6 => '_c'}
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– forEach()

此外，Map 还有一个forEach方法，与数组的forEach方法类似，也可以实现遍历。

map.forEach(function(value, key, map) {
  console.log("Key: %s, Value: %s", key, value);
});
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forEach方法还可以接受第二个参数，用来绑定this。

const reporter = {
  report: function(key, value) {
    console.log("Key: %s, Value: %s", key, value);
  }
};

map.forEach(function(value, key, map) {
  this.report(key, value);
}, reporter);
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上面代码中，forEach方法的回调函数的this，就指向reporter。

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3.4 与其他数据结构的相互转换

– Map转为数组

前面已经提过，Map 转为数组最方便的方法，就是使用扩展运算符（…）。

const myMap = new Map()
  .set(true, 7)
  .set({foo: 3}, ['abc']);
[...myMap]
// [ [ true, 7 ], [ { foo: 3 }, [ 'abc' ] ] ]
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– 数组转为Map

将数组传入 Map 构造函数，就可以转为 Map。

new Map([
  [true, 7],
  [{foo: 3}, ['abc']]
])
// Map {
//   true => 7,
//   Object {foo: 3} => ['abc']
// }
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– Map 转为对象

如果所有 Map 的键都是字符串，它可以无损地转为对象。

function strMapToObj(strMap) {
  let obj = Object.create(null);
  for (let [k,v] of strMap) {
    obj[k] = v;
  }
  return obj;
}

const myMap = new Map()
  .set('yes', true)
  .set('no', false);
strMapToObj(myMap)
// { yes: true, no: false }
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如果有非字符串的键名，那么这个键名会被转成字符串，再作为对象的键名。

– 对象转为 Map

对象转为 Map 可以通过Object.entries()。

let obj = {"a":1, "b":2};
let map = new Map(Object.entries(obj));
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此外，也可以自己实现一个转换函数。

function objToStrMap(obj) {
  let strMap = new Map();
  for (let k of Object.keys(obj)) {
    strMap.set(k, obj[k]);
  }
  return strMap;
}

objToStrMap({yes: true, no: false})
// Map {"yes" => true, "no" => false}
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– Map 转为 JSON

Map 转为 JSON 要区分两种情况。一种情况是，Map 的键名都是字符串，这时可以选择转为对象 JSON。

function strMapToObj(strMap) {
  let obj = Object.create(null);
  for (let [k,v] of strMap) {
    obj[k] = v;
  }
  return obj;
}

function strMapToJson(strMap) {
  return JSON.stringify(strMapToObj(strMap)); // map->Object->JSON
}

let myMap = new Map().set('yes', true).set('no', false);
strMapToJson(myMap)
// '{"yes":true,"no":false}'
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另一种情况是，Map 的键名有非字符串，这时可以选择转为数组 JSON。

function mapToArrayJson(map) {
  return JSON.stringify([...map]);
}

let myMap = new Map().set(true, 7).set({foo: 3}, ['abc']);
mapToArrayJson(myMap)
// '[[true,7],[{"foo":3},["abc"]]]'
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– JSON 转为 Map

JSON 转为 Map，正常情况下，所有键名都是字符串。

function objToStrMap(obj) {
  let strMap = new Map();
  for (let k of Object.keys(obj)) {
    strMap.set(k, obj[k]);
  }
  return strMap;
}

function jsonToStrMap(jsonStr) { // JSON->Object->Map
  return objToStrMap(JSON.parse(jsonStr));
}

jsonToStrMap('{"yes": true, "no": false}')
// Map {'yes' => true, 'no' => false}
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但是，有一种特殊情况，整个 JSON 就是一个数组，且每个数组成员本身，又是一个有两个成员的数组。这时，它可以一一对应地转为 Map。这往往是 Map 转为数组 JSON 的逆操作。

function jsonToMap(jsonStr) {
  return new Map(JSON.parse(jsonStr));
}

jsonToMap('[[true,7],[{"foo":3},["abc"]]]')
// Map {true => 7, Object {foo: 3} => ['abc']}
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4. WeakMap。。。

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5. WeakRef。。。

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6. FinalizationRegistry : ES2021引入清理器注册表功能

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END