WeakMap与WeakSet的作用与内存管理
基本概念与核心特性
在 JavaScript 中，WeakMap 和 WeakSet 提供了对对象的弱引用存储能力，帮助开发者实现“非强引用”的数据关联。WeakMap 的键必须是对象，这使得当键对象被垃圾回收时，相关的条目会自动从 WeakMap 中移除。与此同时，WeakSet 只存储对象，成员同样对垃圾回收开放。
与普通的 Map、Set 不同，WeakMap 不允许遍历、没有大小属性，因此无法获取当前存储的全部键值对。这是因为键是“弱引用”，其生命周期由垃圾回收决定。这是内存友好型的特性，但也意味着不可枚举性是需要权衡的。
典型的使用模式是为对象附带元数据、缓存派生值、或在对象生命周期内记录信息而不阻止 GC 的发生。弱引用的核心目标是让垃圾回收更自由地回收不再需要的对象，同时避免内存泄漏。
// WeakMap 使用示例
const wm = new WeakMap();
// 任何对象都可以作为键
let obj = { id: 1 };
wm.set(obj, { created: Date.now() });
// 获取与对象关联的元数据
console.log(wm.get(obj));内存管理原理与垃圾回收的关系
在现代浏览器的垃圾回收中，引用计数+标记-清理策略会评估对象的可达性。WeakMap 和 WeakSet 的键/成员是弱引用，即如果没有对键对象的其它强引用，垃圾回收就会把它们从集合中清除，而不会因为 WeakMap/WeakSet 的存在而阻止回收。这避免了内存泄漏，尤其是在长期运行的应用中。
注意，WeakMap 的删除是自动的，但并不能通过 WeakMap 自身来获取被回收对象的清单。这是因为不可枚举性和 弱引用的设计决定的。若你需要追踪对象生命周期，需通过外部强引用来管理相关状态。
在实现层面，这些结构通常在事件监听、缓存派生数据、以及与 UI 组件的元数据绑定中发挥作用。合理使用可以降低内存峰值，提升页面长期稳定性。
常见使用场景解析
为对象附加元数据的缓存
一个常见场景是为任意对象附加元数据而不改变对象的结构。通过 WeakMap，你可以将对象映射到描述信息、缓存结果，且不会阻止 GC。此特性在框架和库中尤为有用。
例如，在渲染系统中，将 DOM 节点 与其渲染状态关联，在节点被移除后，相关数据也会随对象一起释放。
// 给对象附加元数据的缓存示例
const cache = new WeakMap();
function getMetadata(obj) {
if (!cache.has(obj)) {
// 假设 computeMetadata 是一个代价较高的函数
cache.set(obj, computeMetadata(obj));
}
return cache.get(obj);
}
跟踪对象生命周期与辅助数据
借助 WeakSet，你可以追踪一组对象是否已经完成特定任务，而不会阻止对象被 GC。此模式在状态机、事件触发记录中很常见。
例如，记录哪些对象已经被“处理过”，但不需要维持强引用来保留这些对象。
// 用 WeakSet 跟踪已处理对象
const processed = new WeakSet();
function markProcessed(obj) {
processed.add(obj);
}
function isProcessed(obj) {
return processed.has(obj);
}
与 DOM 和 UI 组件的无侵入元数据绑定
在前端应用中，DOM 节点或组件实例往往需要附加额外数据，如事件处理器映射、状态标记等。使用 WeakMap 可以实现此绑定而不会造成内存泄漏，因为节点被移除时相关绑定也会随之回收。
这类绑定确保了 UI 的长期可维护性，尤其是在复杂的组件树中。
与普通 Map/Set 的对比
关键差异点与适用场景
WeakMap 与 Map 的主要区别在于键的引用强度：WeakMap 的键是弱引用，一旦键对象没有其他强引用，GC 就回收并移除对应条目。相比之下，Map 始终保留所有条目，直到显式删除。
同样，WeakSet 与 Set 的差别在于只存储对象且对它们不形成强引用。弱引用使得结构不可枚举，无法遍历集合中的元素，但在避免内存泄漏方面具有不可替代的作用。
因此，在需要对对象进行“附加数据绑定”或“跟踪生命周期”的场景，且又不希望这些引用成为 GC 的阻塞时，WeakMap/WeakSet 比 Map/Set 更合适。
不可枚举性与 API 能力限制
由于键是弱引用，WeakMap 没有 size 属性，也不能进行遍历；WeakSet 也没有尺寸或遍历能力。这些限制虽然限制了通用操作，但换来更安全的内存管理。
使用注意事项与选型要点
何时选择 WeakMap/WeakSet
当你需要对对象进行辅助数据绑定、缓存派生结果、或追踪对象生命周期，同时不希望这些引用影响 GC 时，应该优先考虑 WeakMap 或 WeakSet。
如果你的应用需要对所有键进行枚举或查看底层数量，Map/Set 会更合适，因为它们提供了遍历能力和尺寸信息。
// 选型示例
const mapLike = typeof WeakMap !== 'undefined' ? new WeakMap() : new Map();
实现注意与可移植性
请注意，WeakMap 和 WeakSet 的实现细节可能因环境而异，GC 的具体时机不可预测。不要依赖于“何时”触发清除，也不要尝试通过弱引用来实现对象的强制保留。
