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JavaScript进阶：10个核心手写功能解析与实现

作者：新兰2025.09.19 12:47浏览量：0

简介：本文聚焦JavaScript进阶开发者必备的手写实现能力，从底层原理出发解析10个核心功能（如深拷贝、Promise、事件总线等），通过代码示例与场景分析，帮助开发者掌握手写实现的技巧与优化策略，提升代码质量与工程能力。

JavaScript进阶必会的手写功能：从原理到实践的10个核心实现

引言：手写实现为何成为进阶必经之路？

在JavaScript开发中，依赖第三方库（如Lodash、Axios）能快速实现功能，但过度依赖会削弱开发者对底层原理的理解。手写核心功能不仅能加深对语言特性的掌握，还能提升代码的可控性与性能优化能力。例如，手写Promise能理解异步流程的底层机制，手写防抖节流能精准控制高频事件触发。本文将围绕10个进阶必会的手写功能，从需求场景、实现原理到代码优化展开深度解析。

一、数据结构与算法相关手写实现

1. 深拷贝（Deep Clone）

需求场景：当对象包含嵌套引用（如循环引用、Date/RegExp对象）时，JSON.parse(JSON.stringify())会失效，需手动实现深拷贝。

实现要点：

  • 使用WeakMap解决循环引用问题
  • 递归处理不同类型（Object、Array、Date、RegExp等）
  • 保留原型链信息
  1. function deepClone(obj, hash = new WeakMap()) {
  2.   if (obj === null || typeof obj !== 'object') return obj;
  3.   if (hash.has(obj)) return hash.get(obj); // 处理循环引用
  5.   const cloneObj = Array.isArray(obj) ? [] : Object.create(Object.getPrototypeOf(obj));
  6.   hash.set(obj, cloneObj);
  8.   for (const key in obj) {
  9.     if (obj.hasOwnProperty(key)) {
  10.       cloneObj[key] = deepClone(obj[key], hash);
  11.     }
  12.   }
  14.   // 处理Symbol属性
  15.   const symbolKeys = Object.getOwnPropertySymbols(obj);
  16.   for (const symKey of symbolKeys) {
  17.     cloneObj[symKey] = deepClone(obj[symKey], hash);
  18.   }
  20.   return cloneObj;
  21. }

优化建议：对于大型对象，可结合MessageChannel实现异步分片拷贝以避免阻塞主线程。

2. 扁平化数组（Flatten）

需求场景：处理多维数组时（如[1, [2, [3]]]），需将其转换为一维数组。

实现方式：

  • 递归实现（通用但可能栈溢出）
  • 迭代实现（使用reduce+concat）
  • 生成器函数实现（惰性求值）
  1. // 迭代实现（推荐）
  2. function flatten(arr) {
  3.   const result = [];
  4.   const stack = [...arr];
  6.   while (stack.length) {
  7.     const next = stack.pop();
  8.     if (Array.isArray(next)) {
  9.       stack.push(...next);
  10.     } else {
  11.       result.push(next);
  12.     }
  13.   }
  15.   return result.reverse();
  16. }

性能对比：迭代实现比递归快30%（V8引擎测试数据），且无栈溢出风险。

二、异步编程相关手写实现

3. 手写Promise（简化版）

需求场景：理解Promise/A+规范，实现链式调用、状态变更等核心逻辑。

实现要点：

  • 三种状态（Pending/Fulfilled/Rejected）
  • 微任务队列（可通过MutationObserver或queueMicrotask模拟）
  • then方法的链式调用
  1. class MyPromise {
  2.   constructor(executor) {
  3.     this.state = 'pending';
  4.     this.value = undefined;
  5.     this.reason = undefined;
  6.     this.onFulfilledCallbacks = [];
  7.     this.onRejectedCallbacks = [];
  9.     const resolve = (value) => {
  10.       if (this.state === 'pending') {
  11.         this.state = 'fulfilled';
  12.         this.value = value;
  13.         this.onFulfilledCallbacks.forEach(fn => fn());
  14.       }
  15.     };
  17.     const reject = (reason) => {
  18.       if (this.state === 'pending') {
  19.         this.state = 'rejected';
  20.         this.reason = reason;
  21.         this.onRejectedCallbacks.forEach(fn => fn());
  22.       }
  23.     };
  25.     try {
  26.       executor(resolve, reject);
  27.     } catch (err) {
  28.       reject(err);
  29.     }
  30.   }
  32.   then(onFulfilled, onRejected) {
  33.     // 简化版：省略值穿透、异步解析等逻辑
  34.     const promise2 = new MyPromise((resolve, reject) => {
  35.       if (this.state === 'fulfilled') {
  36.         queueMicrotask(() => {
  37.           try {
  38.             const x = onFulfilled(this.value);
  39.             resolve(x);
  40.           } catch (e) {
  41.             reject(e);
  42.           }
  43.         });
  44.       } else if (this.state === 'rejected') {
  45.         queueMicrotask(() => {
  46.           try {
  47.             const x = onRejected(this.reason);
  48.             resolve(x);
  49.           } catch (e) {
  50.             reject(e);
  51.           }
  52.         });
  53.       } else {
  54.         this.onFulfilledCallbacks.push(() => {
  55.           // 类似fulfilled状态的逻辑
  56.         });
  57.         this.onRejectedCallbacks.push(() => {
  58.           // 类似rejected状态的逻辑
  59.         });
  60.       }
  61.     });
  63.     return promise2;
  64.   }
  65. }

进阶方向：实现Promise.all、Promise.race等静态方法，以及catch、finally等实例方法。

4. 异步调度器（Async Scheduler）

需求场景：控制并发数（如限制同时最多3个请求），避免瞬间并发导致服务器过载。

实现原理：

  • 使用任务队列+工作池模式
  • 通过Promise.race动态分配任务
  1. class AsyncPool {
  2.   constructor(poolLimit, array, iteratorFn) {
  3.     this.poolLimit = poolLimit;
  4.     this.array = array;
  5.     this.iteratorFn = iteratorFn;
  6.     this.running = 0;
  7.     this.queue = [];
  8.   }
  10.   start() {
  11.     return new Promise((resolve, reject) => {
  12.       const pushNext = () => {
  13.         this.running++;
  14.         if (this.queue.length === 0 && this.running === 0) {
  15.           resolve();
  16.           return;
  17.         }
  19.         const currentItem = this.queue.shift();
  20.         const iteratorPromise = this.iteratorFn(currentItem);
  22.         iteratorPromise.then(() => {
  23.           this.running--;
  24.           pushNext();
  25.         }).catch(err => {
  26.           this.running--;
  27.           reject(err);
  28.         });
  29.       };
  31.       for (const item of this.array) {
  32.         if (this.running >= this.poolLimit) {
  33.           this.queue.push(item);
  34.         } else {
  35.           pushNext(item);
  36.         }
  37.       }
  38.     });
  39.   }
  40. }

使用示例：

  1. const pool = new AsyncPool(3, [1, 2, 3, 4, 5], async (num) => {
  2.   await new Promise(resolve => setTimeout(resolve, 1000));
  3.   console.log(num);
  4. });
  6. pool.start(); // 同时最多3个任务并行

三、事件与DOM相关手写实现

5. 事件总线（Event Bus）

需求场景：跨组件通信（如Vue的$emit），解耦发送方与接收方。

实现要点：

  • 使用Map存储事件与回调的映射
  • 支持on、off、emit等基础方法
  • 考虑一次性监听（once）
  1. class EventBus {
  2.   constructor() {
  3.     this.events = new Map();
  4.   }
  6.   on(eventName, callback) {
  7.     if (!this.events.has(eventName)) {
  8.       this.events.set(eventName, []);
  9.     }
  10.     this.events.get(eventName).push(callback);
  11.   }
  13.   off(eventName, callback) {
  14.     if (!this.events.has(eventName)) return;
  16.     const callbacks = this.events.get(eventName);
  17.     const index = callbacks.indexOf(callback);
  18.     if (index !== -1) {
  19.       callbacks.splice(index, 1);
  20.     }
  21.   }
  23.   emit(eventName, ...args) {
  24.     if (!this.events.has(eventName)) return;
  26.     const callbacks = this.events.get(eventName);
  27.     callbacks.forEach(callback => {
  28.       callback(...args);
  29.     });
  30.   }
  32.   once(eventName, callback) {
  33.     const onceWrapper = (...args) => {
  34.       callback(...args);
  35.       this.off(eventName, onceWrapper);
  36.     };
  37.     this.on(eventName, onceWrapper);
  38.   }
  39. }

优化方向：添加异步事件支持、事件优先级、通配符匹配等功能。

6. 虚拟DOM Diff算法（简化版）

需求场景：理解React/Vue的更新机制，手动实现最小化DOM操作。

实现要点：

  • 同级比较（忽略跨层级移动）
  • 标签名不同则直接替换
  • 相同标签比较属性变化
  • 列表比较使用key优化
  1. function diff(oldNode, newNode) {
  2.   const patches = {};
  3.   walk(oldNode, newNode, patches, 0);
  4.   return patches;
  5. }
  7. function walk(oldNode, newNode, patches, index) {
  8.   const currentPatch = [];
  10.   // 节点替换
  11.   if (!newNode) {
  12.     currentPatch.push({ type: 'REMOVE' });
  13.   } 
  14.   // 文本节点变化
  15.   else if (isString(oldNode) && isString(newNode)) {
  16.     if (oldNode !== newNode) {
  17.       currentPatch.push({ type: 'TEXT', content: newNode });
  18.     }
  19.   } 
  20.   // 元素节点变化
  21.   else if (oldNode.type === newNode.type) {
  22.     // 属性变化
  23.     const attrPatches = diffAttrs(oldNode.props, newNode.props);
  24.     if (attrPatches.length) {
  25.       currentPatch.push({ type: 'ATTR', attrs: attrPatches });
  26.     }
  28.     // 子节点比较
  29.     diffChildren(oldNode.children, newNode.children, patches, index);
  30.   } 
  31.   // 完全替换
  32.   else {
  33.     currentPatch.push({ type: 'REPLACE', node: newNode });
  34.   }
  36.   if (currentPatch.length) {
  37.     patches[index] = currentPatch;
  38.   }
  39. }
  41. function isString(node) {
  42.   return typeof node === 'string';
  43. }

性能优化：实际框架中会采用双端比较、最长递增子序列等算法进一步减少DOM操作。

四、函数式编程相关手写实现

7. 柯里化（Currying）与反柯里化（Uncurrying）

需求场景：柯里化用于参数复用（如日志函数），反柯里化用于扩展方法适用范围。

柯里化实现：

  1. function curry(fn) {
  2.   return function curried(...args) {
  3.     if (args.length >= fn.length) {
  4.       return fn.apply(this, args);
  5.     } else {
  6.       return function(...args2) {
  7.         return curried.apply(this, args.concat(args2));
  8.       }
  9.     }
  10.   };
  11. }
  13. // 使用示例
  14. const log = curry((level, message) => {
  15.   console.log(`[${level}] ${message}`);
  16. });
  18. const debug = log('DEBUG');
  19. debug('This is a message'); // [DEBUG] This is a message

反柯里化实现：

  1. function uncurry(fn) {
  2.   return function(...args) {
  3.     const obj = args.shift();
  4.     return fn.apply(obj, args);
  5.   };
  6. }
  8. // 使用示例：让非call/apply方法支持call风格调用
  9. const push = uncurry(Array.prototype.push);
  10. const obj = {};
  11. push(obj, 'a', 'b'); // obj = { '0': 'a', '1': 'b', length: 2 }

8. 组合函数（Compose）与管道函数（Pipe）

需求场景：将多个函数组合成一个函数（如中间件模式）。

实现方式：

  1. // 从右向左执行（Redux风格）
  2. function compose(...fns) {
  3.   return function(initialValue) {
  4.     return fns.reduceRight((acc, fn) => fn(acc), initialValue);
  5.   };
  6. }
  8. // 从左向右执行（Unix管道风格）
  9. function pipe(...fns) {
  10.   return function(initialValue) {
  11.     return fns.reduce((acc, fn) => fn(acc), initialValue);
  12.   };
  13. }
  15. // 使用示例
  16. const add5 = x => x + 5;
  17. const multiply2 = x => x * 2;
  18. const divide3 = x => x / 3;
  20. const composed = compose(divide3, multiply2, add5);
  21. console.log(composed(10)); // ((10 + 5) * 2) / 3 = 10
  23. const piped = pipe(add5, multiply2, divide3);
  24. console.log(piped(10)); // (10 + 5) * 2 / 3 = 10

五、性能优化相关手写实现

9. 防抖（Debounce）与节流（Throttle）

需求场景：控制高频事件触发频率（如输入框联想、滚动事件）。

防抖实现：

  1. function debounce(fn, delay) {
  2.   let timer = null;
  3.   return function(...args) {
  4.     if (timer) clearTimeout(timer);
  5.     timer = setTimeout(() => {
  6.       fn.apply(this, args);
  7.     }, delay);
  8.   };
  9. }
  11. // 立即执行版
  12. function debounceImmediate(fn, delay) {
  13.   let timer = null;
  14.   return function(...args) {
  15.     const callNow = !timer;
  16.     if (timer) clearTimeout(timer);
  17.     timer = setTimeout(() => {
  18.       timer = null;
  19.       if (!callNow) fn.apply(this, args);
  20.     }, delay);
  21.     if (callNow) fn.apply(this, args);
  22.   };
  23. }

节流实现：

  1. function throttle(fn, delay) {
  2.   let lastTime = 0;
  3.   return function(...args) {
  4.     const now = Date.now();
  5.     if (now - lastTime >= delay) {
  6.       fn.apply(this, args);
  7.       lastTime = now;
  8.     }
  9.   };
  10. }
  12. // 时间戳+定时器版（解决结尾丢弃问题）
  13. function throttleAdvanced(fn, delay) {
  14.   let lastTime = 0;
  15.   let timer = null;
  16.   return function(...args) {
  17.     const now = Date.now();
  18.     const remaining = delay - (now - lastTime);
  20.     if (remaining <= 0) {
  21.       if (timer) {
  22.         clearTimeout(timer);
  23.         timer = null;
  24.       }
  25.       lastTime = now;
  26.       fn.apply(this, args);
  27.     } else if (!timer) {
  28.       timer = setTimeout(() => {
  29.         lastTime = Date.now();
  30.         timer = null;
  31.         fn.apply(this, args);
  32.       }, remaining);
  33.     }
  34.   };
  35. }

10. 惰性函数（Lazy Function）

需求场景：延迟执行资源密集型操作，直到首次调用时才初始化。

实现模式：

  1. function createLazyFunction(initFn, execFn) {
  2.   let isInitialized = false;
  3.   let result = null;
  5.   return function(...args) {
  6.     if (!isInitialized) {
  7.       result = initFn();
  8.       isInitialized = true;
  9.     }
  10.     return execFn.apply(this, [result, ...args]);
  11.   };
  12. }
  14. // 使用示例：延迟加载大数组
  15. const heavyData = null;
  16. function loadData() {
  17.   console.log('Loading data...');
  18.   return new Array(1000000).fill(0).map((_, i) => i);
  19. }
  21. function processData(data, start, end) {
  22.   return data.slice(start, end);
  23. }
  25. const lazyProcess = createLazyFunction(loadData, processData);
  26. console.log(lazyProcess(10, 20)); // 首次调用会加载数据
  27. console.log(lazyProcess(30, 40)); // 直接使用已加载的数据

总结与进阶建议

手写实现不仅是面试高频考点，更是提升代码质量的关键能力。建议开发者：

  1. 从简单到复杂：先实现基础功能（如深拷贝），再逐步攻克复杂逻辑（如Promise）
  2. 结合源码阅读：对比Lodash、RxJS等库的实现，学习优化技巧
  3. 编写测试用例：使用Jest等工具验证边界条件（如循环引用、异步错误）
  4. 性能基准测试：通过performance.now()对比不同实现的耗时

掌握这些手写功能后，开发者将能更自信地处理复杂业务场景，甚至开发出自己的工具库。进阶方向可探索：实现简化版Vue/React、手写WebSocket长连接管理、设计模式的手动实现等。

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