• js 调用栈机制与ES6尾调用优化介绍


    调用栈的英文名叫做Call Stack,大家或多或少是有听过的,但是对于js调用栈的工作方式以及如何在工作中利用这一特性,大部分人可能没有进行过更深入的研究,这块内容可以说对我们前端来说就是所谓的基础知识,咋一看好像用处并没有很大,但掌握好这个知识点,就可以让我们在以后可以走的更远,走的更快!

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    目录

    1. 数据结构:栈
    2. 调用栈是什么?用来做什么?
    3. 调用栈的运行机制
    4. 调用栈优化内存
    5. 调用栈debug大法

    数据结构:栈

    栈是一种遵从后进先出(LIFO)原则的有序集合,新元素都靠近栈顶,旧元素都接近栈底。

    生活中的栗子,帮助一下理解:

    餐厅里面堆放的盘子(栈),一开始放的都在下面(先进),后面放的都在上面(后进),洗盘子的时候先从上面开始洗(先出)。

    调用栈是什么?用来做什么?

    1. 调用栈是一种栈结构的数据,它是由调用侦组成的
    2. 调用栈记录了函数的执行顺序和函数内部变量等信息

    调用栈的运行机制

    机制

    程序运行到一个函数,它就会将其添加到调用栈中,当从这个函数返回的时候,就会将这个函数从调用栈中删掉。

    看一下例子帮助理解:

    // 调用栈中的执行步骤用数字表示
    printSquare(5); // 1 添加
    function printSquare(x) {
        var s = multiply(x, x); // 2 添加 => 3 运行完成,内部没有再调用其他函数,删掉
        console.log(s); // 4 添加 => 5 删掉
        // 运行完成 删掉printSquare
    }
    function multiply(x, y) {
        return x * y;
    }
    

    调用栈中的执行步骤如下(删除multiply的步骤被省略了):

    调用侦

    每个进入到调用栈中的函数,都会分配到一个单独的栈空间,称为“调用侦”。

    在调用栈中每个“调用侦”都对应一个函数,最上方的调用帧称为“当前帧”,调用栈是由所有的调用侦形成的。

    找到一张图片,调用侦:

    调用栈优化内存

    调用栈的内存消耗

    如上图,函数的变量等信息会被调用侦保存起来,所以调用侦中的变量不会被垃圾收集器回收

    当函数嵌套的层级比较深了,调用栈中的调用侦比较多的时候,这些信息对内存消耗是非常大的。

    针对这种情况除了我们要尽量避免函数层级嵌套的比较深之外,ES6提供了“尾调用优化”来解决调用侦过多,引起的内存消耗过大的问题。

    何谓尾调用

    尾调用指的是:函数的最后一步是调用另一个函数

    function f(x){
      return g(x); // 最后一步调用另一个函数并且使用return
    }
    function f(x){
      g(x); // 没有return 不算尾调用 因为不知道后面还有没有操作
      // return undefined; // 隐式的return
    }
    

    尾调用优化优化了什么?

    尾调用用来删除外层无用的调用侦,只保留内层函数的调用侦,来节省浏览器的内存。

    下面这个例子调用栈中的调用侦一直只有一项,如果不使用尾调用的话会出现三个调用侦:

    a() // 1 添加a到调用栈
    function a(){
        return b(); // 在调用栈中删除a 添加b
    }
    function b(){
        return c() // 删除b 添加c
    }
    

    防止爆栈

    浏览器对调用栈都有大小限制,在ES6之前递归比较深的话,很容易出现“爆栈”问题(stack overflow)。

    现在可以使用“尾调用优化”来写一个“尾递归”,只保存一个调用侦,来防止爆栈问题。

    注意

    1. 只有不再用到外层函数的内部变量,内层函数的调用帧才会取代外层函数的调用帧。

    如果要使用外层函数的变量,可以通过参数的形式传到内层函数中

    function a(){
        var aa = 1;
        let b = val => aa + val // 使用了外层函数的参数aa
        return b(2) // 无法进行尾调用优化
    }
    
    1. 尾调用优化只在严格模式下开启,非严格模式是无效的。
    2. 如果环境不支持“尾调用优化”,代码还可以正常运行,是无害的!

    更多

    关于尾递归以及更多尾调用优化的内容,推荐查阅ES6入门-阮一峰

    调用栈debug大法

    查看调用栈有什么用

    1. 查看函数的调用顺序是否跟预期一致,比如不同判断调用不同函数。

    2. 快速定位问题/修改三方库的代码。

      当接手一个历史项目,或者引用第三方库出现问题的时候,可以先查看对应API的调用栈,找到其中涉及的关键函数,针对性的修复它。

      通过查看调用栈的形式,帮助我快速定位问题,修改三方库的源码。

    如何查看调用栈

    1. 只查看调用栈:console.trace
    a()
    function a() {
        b();
    }
    function b() {
        c()
    }
    function c() {
        let aa = 1;
        console.trace()
    }
    

    如图所示,点击右侧还能查看代码位置:

    1. bugger打断点形式,这也是我最喜欢的调试方式:

    积跬步以至千里

    平时需要有意识的去做这种小的优化(我现在就是),尽量写最佳实践的代码。

    项目小的时候可能没什么影响,当一个项目体量大的时候,尤其是一些小方法拼接嵌套成一个大的API输出时,这时调用栈中对内存的消耗将是巨大的!这种优化也是不可小觑的,积跬步以至千里,诸君共勉!

    结语

    本文主要讲了这几个方面的内容:

    1. 理解调用栈的运行机制,对代码背后的一些执行机制也可以更加了解,帮助我们在百尺竿头更进一步。
    2. 我们应该在日常的code中,有意识的使用ES6的“尾调用优化”,来减少调用栈的长度,节省客户端内存。
    3. 利用调用栈,对第三方库或者不熟悉的项目,可以更快速的定位问题,提高我们debug速度。

    最后:之前写过一篇关于垃圾回收机制与内存泄露的文章,感兴趣的同学可以扩展一下。

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    以上2019/5/19

    参考资料:

    JS垃圾回收机制与常见内存泄露的解决方法

    ES6入门-阮一峰

    JavaScript 如何工作:对引擎、运行时、调用堆栈的概述

    浅析javascript调用栈

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