冴羽 JavaScript 专题：数组扁平化从递归手写到 underscore 源码解读

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本篇是冴羽「JavaScript 专题系列」中关于数组扁平化的完整技术指南，围绕 articles/专题系列文章/JavaScript专题之数组扁平化.md 展开。文章从扁平化的基本定义出发，依次讲解递归、toString、reduce、扩展运算符四种手写实现，并深入剖析 underscore 内部flatten函数的shallow、strict、output三个参数设计，最终带你读懂_.flatten、_.union、_.difference是如何复用同一个底层函数的。读完本文，你将能够独立写出适用于任意嵌套层数的扁平化工具函数，并理解 underscore 中"一个内部函数服务多个 API"的抽象思路。

什么是数组扁平化

数组的扁平化（flatten），就是将一个嵌套多层的数组 array（嵌套可以是任何层数）转换为只有一层的数组。

举个例子，假设有个名为flatten的函数可以做到数组扁平化，效果就会如下：

var arr = [1, [2, [3, 4]]]; console.log(flatten(arr)) // [1, 2, 3, 4]

知道了效果是什么样的了，我们就可以尝试着去写这个flatten函数了。下面按实现思路的演进，给出四种常见写法，每种写法都有其适用场景与局限性。

方法一：递归实现

我们最一开始能想到的莫过于循环数组元素，如果遍历到的元素还是一个数组，就递归调用该方法：

// 方法 1 var arr = [1, [2, [3, 4]]]; function flatten(arr) { var result = []; for (var i = 0, len = arr.length; i < len; i++) { if (Array.isArray(arr[i])) { result = result.concat(flatten(arr[i])) } else { result.push(arr[i]) } } return result; } console.log(flatten(arr))

实现要点：

• 用Array.isArray判断当前元素是否是数组，这是比instanceof更可靠的判断方式（跨 iframe 环境下依然准确）；
• 是数组则递归调用flatten，并把返回结果concat到结果数组中；
• 不是数组则直接push进结果数组；
• 每一层递归都会创建新的result数组，最终逐层合并返回。

递归写法逻辑最直观、适用范围最广（不依赖元素类型），是后续所有写法的思想基础。

方法二：toString + split（仅限数字数组）

如果数组的元素都是数字，那么我们可以考虑使用toString方法，因为：

[1, [2, [3, 4]]].toString() // "1,2,3,4"

调用toString方法，返回了一个逗号分隔的扁平的字符串，这时候我们再split，然后转成数字不就可以实现扁平化了吗？

// 方法2 var arr = [1, [2, [3, 4]]]; function flatten(arr) { return arr.toString().split(',').map(function(item){ return +item }) } console.log(flatten(arr))

然而这种方法使用的场景却非常有限：如果数组是[1, '1', 2, '2']的话，这种方法就会产生错误的结果。原因在于：

1. toString会把字符串元素'1'原样保留（不带引号），split后无法区分原始的数字1和字符串'1'；
2. 更严重的是，如果元素本身就是包含逗号的字符串（如'a,b'），split会把它拆成多个元素；
3. +item一元运算符会把'1'强转回数字1，丢失类型信息；
4. 对于null、undefined、对象等元素，结果同样不可控。

所以toString方案只适合"已知数组内全部为数字"的特定场景，一般不建议在生产代码中使用。

方法三：reduce 实现

既然是对数组进行处理，最终返回一个值，我们就可以考虑使用reduce来简化代码：

// 方法3 var arr = [1, [2, [3, 4]]]; function flatten(arr) { return arr.reduce(function(prev, next){ return prev.concat(Array.isArray(next) ? flatten(next) : next) }, []) } console.log(flatten(arr))

实现要点：

• 以空数组[]作为reduce的初始值（即prev）；
• 遍历每个元素next：如果是数组，递归调用flatten(next)后concat；否则直接concat该元素；
• 相比方法一，省去了显式的for循环和push，代码更简洁。

这个写法在本文关联的系列文章《JavaScript专题之递归》中也被作为"利用递归解决扁平化问题"的典型示例再次提及，可见它是递归思想的经典落地。

方法四：扩展运算符 ...

ES6 增加了扩展运算符（spread operator），用于取出参数对象的所有可遍历属性，拷贝到当前对象之中：

var arr = [1, [2, [3, 4]]]; console.log([].concat(...arr)); // [1, 2, [3, 4]]

注意看输出结果：[].concat(...arr)把arr的第一层元素展开后依次concat，因此只扁平了一层——[3, 4]依然保持着内层数组的形态。

我们用这种方法只可以扁平一层，但是顺着这个方法一直思考，我们可以写出这样的方法：

// 方法4 var arr = [1, [2, [3, 4]]]; function flatten(arr) { while (arr.some(item => Array.isArray(item))) { arr = [].concat(...arr); } return arr; } console.log(flatten(arr))

实现要点：

• 用Array.prototype.some检测数组中是否还存在数组元素；
• 只要存在，就用[].concat(...arr)展开一层并重新赋值给arr；
• 循环直到数组中不再有任何数组元素为止，天然支持任意嵌套层数；
• 全程原地迭代、无需递归，代码量最小，是手写扁平化中最推荐的一版。

// 等价于逐层展开的过程： // [1, [2, [3, 4]]] -> [1, 2, [3, 4]] -> [1, 2, 3, 4]

underscore 的内部 flatten 函数

那么如何写一个抽象的扁平函数，来方便我们的开发呢？又到了"研究（借鉴）underscore"的时候了。

这里直接给出带注释的源码。要注意：这里的flatten函数并不是最终的_.flatten，为了方便多个 API 进行调用，它对外暴露了更多配置项：

/** * 数组扁平化 * @param {Array} input 要处理的数组 * @param {boolean} shallow 是否只扁平一层 * @param {boolean} strict 是否严格处理元素，下面有解释 * @param {Array} output 这是为了方便递归而传递的参数 */ function flatten(input, shallow, strict, output) { // 递归使用的时候会用到output output = output || []; var idx = output.length; for (var i = 0, len = input.length; i < len; i++) { var value = input[i]; // 如果是数组，就进行处理 if (Array.isArray(value)) { // 如果是只扁平一层，遍历该数组，依此填入 output if (shallow) { var j = 0, len = value.length; while (j < len) output[idx++] = value[j++]; } // 如果是全部扁平就递归，传入已经处理的 output，递归中接着处理 output else { flatten(value, shallow, strict, output); idx = output.length; } } // 不是数组，根据 strict 的值判断是跳过不处理还是放入 output else if (!strict){ output[idx++] = value; } } return output; }

三个关键参数：shallow / strict / output

• input：要处理的数组（可能是嵌套数组，也可能是arguments之类类数组）；
• shallow：布尔值，true表示只扁平一层，false表示递归扁平所有层；
• strict：布尔值，true表示严格模式——跳过所有非数组元素，false表示把非数组元素正常放入结果；
• output：递归时复用的结果数组。递归调用时把已经处理好的output传下去，内层递归直接向同一个数组追加元素，避免每次递归都新建数组、再逐层合并（这是与前面方法一"每层新建result再concat"的关键区别，性能更好）。

strict 到底有什么用

解释下strict：在代码里我们可以看出，当遍历数组元素时，如果元素不是数组，就会对strict取反的结果进行判断，如果设置strict为true，就会跳过不进行任何处理，这意味着可以过滤非数组的元素。举个例子：

var arr = [1, 2, [3, 4]]; console.log(flatten(arr, true, true)); // [3, 4]

那么设置strict到底有什么用呢？我们先看下shallow和strict各种值对应的结果：

最后一行的false + true组合值得注意：因为严格模式下非数组元素被全部跳过，而递归扁平所有层又意味着所有数组最终都会被拆成单个元素（单个元素不是数组，同样被跳过），所以结果恒为空数组[]。这个组合在 underscore 中不会被直接调用，但理解它可以加深对参数语义的把握。

下面我们看看 underscore 中哪些方法调用了flatten这个基本函数。

_.flatten

首先就是_.flatten：

_.flatten = function(array, shallow) { return flatten(array, shallow, false); };

在正常的扁平中，我们并不需要去掉非数组元素，所以strict固定传false；第二个参数shallow由调用方决定是"扁平一层"还是"扁平所有层"（默认undefined即递归全部扁平）。

_.union

接下来是_.union：该函数传入多个数组，然后返回传入的数组的并集（去重后的合集）。

举个例子：

_.union([1, 2, 3], [101, 2, 1, 10], [2, 1]); => [1, 2, 3, 101, 10]

如果传入的参数并不是数组，就会将该参数跳过：

_.union([1, 2, 3], [101, 2, 1, 10], 4, 5); => [1, 2, 3, 101, 10]

为了实现这个效果，我们可以将传入的所有数组扁平化，然后去重。因为_.union只接受数组作为有效参数，这时候我们直接设置strict为true，就可以跳过传入的非数组元素（如上例中的4和5）。

// 关于 unique 可以查看《JavaScript专题之数组去重》 function unique(array) { return Array.from(new Set(array)); } _.union = function() { return unique(flatten(arguments, true, true)); }

这里的flatten(arguments, true, true)语义是：把arguments视为一个数组（其中每个元素都是传入的数组），shallow = true只扁平一层（即把"数组的数组"变成"元素的数组"），strict = true过滤掉非数组的参数，最终交给unique去重。去重的详细实现可见系列文章《JavaScript专题之数组去重》。

_.difference

是不是感觉折腾strict有点用处了，我们再看一个_.difference：

语法为：

_.difference(array, *others)

效果是取出来自array数组，并且不存在于多个other数组的元素。跟_.union一样，都会排除掉不是数组的元素。

举个例子：

_.difference([1, 2, 3, 4, 5], [5, 2, 10], [4], 3); => [1, 3]

注意上例中array为[1, 2, 3, 4, 5]，其余参数中3不是数组，被忽略；5、2、4分别出现在others数组中，被排除；最终只剩1和3。

实现方法也很简单，扁平others的数组，筛选出array中不在扁平化数组中的值：

function difference(array, ...rest) { rest = flatten(rest, true, true); return array.filter(function(item){ return rest.indexOf(item) === -1; }) }

这里的flatten(rest, true, true)与_.union中的用法一致：只扁平一层 + 严格模式过滤非数组参数。得到扁平的rest后，用array.filter配合indexOf剔除存在于rest中的元素即可。

仓库源码佐证：underscore 本地副本中的真实实现

本仓库的 demos/debounce/underscore.js 内置了一份 underscore 源码副本，其中包含真实的内部flatten实现，可以作为上述讲解的源码级印证：

• 内部flatten函数定义位于 demos/debounce/underscore.js#L489-L507，注释明确写着 "Internal implementation of a recursiveflattenfunction"；
• _.flatten的定义位于 demos/debounce/underscore.js#L510-L512，与上文展示的flatten(array, shallow, false)完全一致；
• _.union位于 demos/debounce/underscore.js#L551-L553，实现为_.uniq(flatten(arguments, true, true))，印证了"扁平一层 + 严格过滤 + 去重"的组合；
• _.difference位于 demos/debounce/underscore.js#L573-L578，实现为flatten(arguments, true, true, 1)。

从源码结构看，还有两点值得注意：

1. 真实副本的签名略有不同：仓库副本中的内部函数签名是flatten(input, shallow, strict, startIndex)，用startIndex控制从第几个参数开始处理，而本文讲解的教学版本用output传递递归结果。两者思路等价，教学版本更容易理解递归时如何共享结果数组。这也说明"以上实现的细节并不是完全按照 underscore"，真实细节以源码为准。

2. flatten不止服务三个 API：在 demos/debounce/underscore.js#L1030（_.pick）和 demos/debounce/underscore.js#L1047（_.omit）中，同样以flatten(arguments, false, false, 1)的形式被调用，用来把多个键名参数展平成数组。这说明 underscore 把flatten设计成一个高度抽象的底层工具，多个公开 API 通过不同的shallow/strict/startIndex组合复用它——这正是"抽象扁平函数"的价值所在。

小结

回顾本篇，我们从"把嵌套数组变成一层数组"这一需求出发，走完了从朴素实现到源码级抽象的全过程：

• 四种手写实现：递归（通用、直观）、toString（仅限纯数字数组、不推荐）、reduce（更简洁的递归）、while + some + 扩展运算符（非递归、任意层数、推荐）；
• underscore 的内部flatten：用shallow控制扁平深度、用strict控制是否过滤非数组元素、用output实现递归共享结果数组，四种参数组合的行为各不相同；
• 三个复用场景：_.flatten（strict = false）、_.union（true, true+ 去重）、_.difference（true, true+ filter），以及_.pick/_.omit中的键名展平。

掌握flatten的内部参数设计，本质上就掌握了 underscore 中"一个内部函数通过参数组合服务多个 API"的抽象方法论，这对阅读其他工具库源码、设计自己的工具函数都很有帮助。本文所属的 JavaScript 专题系列还包含防抖、节流、去重、类型判断、深浅拷贝、柯里化、递归、乱序、排序等主题，全部文章位于 articles/专题系列文章 目录下，可以配合阅读。

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