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【进阶4期】JavaScript深入之带你走进内存机制

JS内存空间分为栈(stack)堆(heap)池(一般也会归类为栈中)。 其中存放变量,存放复杂对象,存放常量,所以也叫常量池。

昨天文章介绍了堆和栈,小结一下:

  • 基本类型:–内存(不包含闭包中的变量)
  • 引用类型:–内存

今日补充一个知识点,就是闭包中的变量并不保存中栈内存中,而是保存在堆内存中,这也就解释了函数之后之后为什么闭包还能引用到函数内的变量。

function A() {
  let a = 1
  function B() {
      console.log(a)
  }
  return B;//JS中文网 – 前端进阶资源分享 www.javascriptc.com
}

闭包的简单定义是:函数 A 返回了一个函数 B,并且函数 B 中使用了函数 A 的变量,函数 B 就被称为闭包。

函数 A 弹出调用栈后,函数 A 中的变量这时候是存储在堆上的,所以函数B依旧能引用到函数A中的变量。现在的 JS 引擎可以通过逃逸分析辨别出哪些变量需要存储在堆上,哪些需要存储在栈上。

闭包的介绍点到为止,【进阶2期】 作用域闭包会详细介绍,敬请期待。

今天文章的重点是内存回收内存泄漏

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内存回收

JavaScript有自动垃圾收集机制,垃圾收集器会每隔一段时间就执行一次释放操作,找出那些不再继续使用的值,然后释放其占用的内存。

  • 局部变量和全局变量的销毁
    • 局部变量:局部作用域中,当函数执行完毕,局部变量也就没有存在的必要了,因此垃圾收集器很容易做出判断并回收。
    • 全局变量:全局变量什么时候需要自动释放内存空间则很难判断,所以在开发中尽量避免使用全局变量。
  • 以Google的V8引擎为例,V8引擎中所有的JS对象都是通过来进行内存分配的
    • 初始分配:当声明变量并赋值时,V8引擎就会在堆内存中分配给这个变量。
    • 继续申请:当已申请的内存不足以存储这个变量时,V8引擎就会继续申请内存,直到堆的大小达到了V8引擎的内存上限为止。
  • V8引擎对堆内存中的JS对象进行分代管理
    • 新生代:存活周期较短的JS对象,如临时变量、字符串等。
    • 老生代:经过多次垃圾回收仍然存活,存活周期较长的对象,如主控制器、服务器对象等。

垃圾回收算法

对垃圾回收算法来说,核心思想就是如何判断内存已经不再使用,常用垃圾回收算法有下面两种。

  • 引用计数(现代浏览器不再使用)
  • 标记清除(常用)
引用计数

引用计数算法定义“内存不再使用”的标准很简单,就是看一个对象是否有指向它的引用。如果没有其他对象指向它了,说明该对象已经不再需要了。

// 创建一个对象person,他有两个指向属性age和name的引用
var person = {
    age: 12,
    name: 'aaaa'
};

person.name = null; // 虽然name设置为null,但因为person对象还有指向name的引用,因此name不会回收
//JS中文网 – 前端进阶资源分享 www.javascriptc.com
var p = person; 
person = 1;         //原来的person对象被赋值为1,但因为有新引用p指向原person对象,因此它不会被回收

p = null;           //原person对象已经没有引用,很快会被回收

引用计数有一个致命的问题,那就是循环引用

如果两个对象相互引用,尽管他们已不再使用,但是垃圾回收器不会进行回收,最终可能会导致内存泄露。

function cycle() {
    var o1 = {};
    var o2 = {};
    o1.a = o2;
    o2.a = o1; 

    return "cycle reference!"
}

cycle();

cycle函数执行完成之后,对象o1o2实际上已经不再需要了,但根据引用计数的原则,他们之间的相互引用依然存在,因此这部分内存不会被回收。所以现代浏览器不再使用这个算法。

但是IE依旧使用。

var div = document.createElement("div");
div.onclick = function() {
    console.log("click",JS中文网 – 前端进阶资源分享 www.javascriptc.com);
};

上面的写法很常见,但是上面的例子就是一个循环引用。

变量div有事件处理函数的引用,同时事件处理函数也有div的引用,因为div变量可在函数内被访问,所以循环引用就出现了。

标记清除(常用)

标记清除算法将“不再使用的对象”定义为“无法到达的对象”。即从根部(在JS中就是全局对象)出发定时扫描内存中的对象,凡是能从根部到达的对象,保留。那些从根部出发无法触及到的对象被标记为不再使用,稍后进行回收。

无法触及的对象包含了没有引用的对象这个概念,但反之未必成立。

所以上面的例子就可以正确被垃圾回收处理了。

所以现在对于主流浏览器来说,只需要切断需要回收的对象与根部的联系。最常见的内存泄露一般都与DOM元素绑定有关:

email.message = document.createElement(“div”);
displayList.appendChild(email.message);

// 稍后从displayList中清除DOM元素
displayList.removeAllChildren();

上面代码中,div元素已经从DOM树中清除,但是该div元素还绑定在email对象中,所以如果email对象存在,那么该div元素就会一直保存在内存中。

内存泄漏

对于持续运行的服务进程(daemon),必须及时释放不再用到的内存。否则,内存占用越来越高,轻则影响系统性能,重则导致进程崩溃。 对于不再用到的内存,没有及时释放,就叫做内存泄漏(memory leak)

内存泄漏识别方法

1、浏览器方法
  1. 打开开发者工具,选择 Memory
  2. 在右侧的Select profiling type字段里面勾选 timeline
  3. 点击左上角的录制按钮。
  4. 在页面上进行各种操作,模拟用户的使用情况。
  5. 一段时间后,点击左上角的 stop 按钮,面板上就会显示这段时间的内存占用情况。
2、命令行方法

使用 Node 提供的 process.memoryUsage 方法。

console.log(process.memoryUsage());

// 输出
{ 
  rss: 27709440,      // resident set size,所有内存占用,包括指令区和堆栈
  heapTotal: 5685248,   // "堆"占用的内存,包括用到的和没用到的
  heapUsed: 3449392,  // 用到的堆的部分
  external: 8772      // V8 引擎内部的 C++ 对象占用的内存
  //JS中文网 – 前端进阶资源分享 www.javascriptc.com
}

判断内存泄漏,以heapUsed字段为准。

详细的JS内存分析将在【进阶20期】性能优化详细介绍,敬请期待。

WeakMap

ES6 新出的两种数据结构:WeakSetWeakMap,表示这是弱引用,它们对于值的引用都是不计入垃圾回收机制的。

const wm = new WeakMap();
const element = document.getElementById('example');

wm.set(element, 'some information');
wm.get(element) // "some information"

先新建一个 Weakmap 实例,然后将一个 DOM 节点作为键名存入该实例,并将一些附加信息作为键值,一起存放在 WeakMap 里面。这时,WeakMap 里面对element的引用就是弱引用,不会被计入垃圾回收机制。

昨日思考题解答

昨天文章留了一道思考题,群里讨论很热烈,大家应该都知道原理了,现在来简单解答下。

var a = {n: 1};
var b = a;
a.x = a = {n: 2};

a.x   // --undefined
b.x   // --{n: 2}

答案已经写上面了,这道题的关键在于

  • 1、优先级。.的优先级高于=,所以先执行a.x,堆内存中的{n: 1}就会变成{n: 1, x: undefined},改变之后相应的b.x也变化了,因为指向的是同一个对象。
  • 2、赋值操作是从右到左,所以先执行a = {n: 2}a的引用就被改变了,然后这个返回值又赋值给了a.x需要注意的是这时候a.x是第一步中的{n: 1, x: undefined}那个对象,其实就是b.x,相当于b.x = {n: 2}

理解JavaScript 中的执行上下文和执行栈. JavaScript深入之函数提升和变量提升. JavaScript深入之内存空间详细图解. JavaScript深入之带你走进内存机制.

今日份思考题

问题一

从内存来看 null 和 undefined 本质的区别是什么?

问题二

ES6语法中的 const 声明一个只读的常量,那为什么下面可以修改const的值?

const foo = {}; 
foo = {}; // TypeError: "foo" is read-only
foo.prop = 123;
foo.prop // 123,JS中文网 – 前端进阶资源分享 www.javascriptc.com

问题三

哪些情况下容易产生内存泄漏?

参考

JavaScript 内存机制
MDN之运算符优先级
由ES规范学JavaScript(二):深入理解“连等赋值”问题
InterviewMap

往期目录:

看完两件小事

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