• js内存深入学习(一)


    一. 内存空间储存

    某些情况下,调用堆栈中函数调用的数量超出了调用堆栈的实际大小,浏览器会抛出一个错误终止运行。这个就涉及到内存问题了。

    1. 数据结构类型

    • 栈: 后进先出(LIFO)的数据结构 栈
    • 堆: 一种树状结构
    • 队列: 先进先出(FIFO)的数据结构 队列

    2. 变量的存放

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

    1、基本类型 --> 保存在栈内存中,因为这些类型在内存中分别占有固定大小的空间,通过按值来访问。基本类型一共有6种:Undefined、Null、Boolean、Number 、String和Symbol

    2、引用类型 --> 保存在堆内存中,因为这种值的大小不固定,因此不能把它们保存到栈内存中,但内存地址大小的固定的,因此保存在堆内存中,在栈内存中存放的只是该对象的访问地址。当查询引用类型的变量时, 先从栈中读取内存地址, 然后再通过地址找到堆中的值。对于这种,我们把它叫做按引用访问。

    变量的存放

    在计算机的数据结构中,栈比堆的运算速度快,Object是一个复杂的结构且可以扩展:数组可扩充,对象可添加属性,都可以增删改查。将他们放在堆中是为了不影响栈的效率。而是通过引用的方式查找到堆中的实际对象再进行操作。所以查找引用类型值的时候先去栈查找再去堆查找。

    例子:

    <script>
    var a = {n:1}; 
    var b = a;  
    a.x = a = {n:2}; 
    console.log(a.x);// --> undefined 
    console.log(b.x);// --> {n:2}
    </script>
    

      

    解析:

    1. var a = {n:1}; var b = a; 在这里a指向了一个对象{n:1}(我们姑且称它为对象A),b指向了a所指向的对象,也就是说,在这时候a和b都是指向对象A的。

    2. a.x = a = {n:2};

      • 我们知道js的赋值运算顺序永远都是从右往左的,不过由于“.”是优先级最高的运算符,所以这行代码先“计算”了a.x。a指向的对象{n:1}新增了属性x(虽然这个x是undefined的)
      • 依循“从右往左”的赋值运算顺序先执行 a={n:2} ,这时候,a指向的对象发生了改变,变成了新对象{n:2}(我们称为对象B)
      • 接着继续执行 a.x=a, 由于一开始js已经先计算了a.x,便已经解析了这个a.x是对象A的x,所以在同一条公式的情况下再回来给a.x赋值,所以应理解为对象A的属性x指向了对象B。

    另外, 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
    }
    

      

    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。

    二. 内存空间管理

    1. 内存生命周期

    JavaScript的内存生命周期是

    1、分配你所需要的内存

    2、使用分配到的内存(读、写)

    3、不需要时将其释放、归还

    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对象都是通过堆来进行内存分配的
      • 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。

    2. 垃圾回收算法

    • 2.1 引用计数(现代浏览器不再使用)

    引用计数算法简单理解,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
    
    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o1和o2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,如下,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。

    var div = document.createElement("div");
    div.onclick = function() {
        console.log("click");
    };
    

      

    • 2.2 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。所以像上面的例子,虽然是循环引用,但从全局来说并没有被使用到,所以就可以正确被垃圾回收处理了。

    算法由以下几步组成:

    • 垃圾回收器创建了一个“roots”列表。roots通常是代码中全局变量的引用。JavaScript 中,“window”对象是一个全局变量,被当作 root 。window对象总是存在,因此垃圾回收器可以检查它和它的所有子对象是否存在(即不是圾);
    • 所有的 roots 被检查和标记为激活(即不是垃圾)。所有的子对象也被递归地查。从 root 开始的所有对象如果是可达的,它就不被当作垃圾。
    • 所有未被标记的内存会被当做垃圾,收集器现在可以释放内存,归还给操作系了。

    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。但可能还存在着与DOM元素绑定有关的内存问题:

    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。如果不再需要使用的话,需要手动设置email.message = null。

    另外ES6 新出的两种数据结构:WeakSet 和 WeakMap,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。

     

    续篇 js内存深入学习(二)

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