js 調用棧機制與ES6尾調用優化介紹

調用棧的英文名叫作Call Stack，你們或多或少是有聽過的，可是對於js調用棧的工做方式以及如何在工做中利用這一特性，大部分人可能沒有進行過更深刻的研究，這塊內容能夠說對咱們前端來講就是所謂的基礎知識，咋一看好像用處並無很大，但掌握好這個知識點，就可讓咱們在之後能夠走的更遠，走的更快！

博客、 前端積累文檔、 公衆號、 GitHub

---

目錄

1. 數據結構：棧
2. 調用棧是什麼？用來作什麼？
3. 調用棧的運行機制
4. 調用棧優化內存
5. 調用棧debug大法

數據結構：棧

棧是一種聽從後進先出(LIFO)原則的有序集合，新元素都靠近棧頂，舊元素都接近棧底。

生活中的栗子，幫助一下理解：

餐廳裏面堆放的盤子(棧)，一開始放的都在下面(先進)，後面放的都在上面(後進)，洗盤子的時候先從上面開始洗(先出)。

調用棧是什麼？用來作什麼？

1. 調用棧是一種棧結構的數據，它是由調用偵組成的。
2. 調用棧記錄了函數的執行順序和函數內部變量等信息。

調用棧的運行機制

機制：

程序運行到一個函數，它就會將其添加到調用棧中，當從這個函數返回的時候，就會將這個函數從調用棧中刪掉。

看一下例子幫助理解：

// 調用棧中的執行步驟用數字表示
printSquare(5); // 1 添加
function printSquare(x) {
    var s = multiply(x, x); // 2 添加 => 3 運行完成，內部沒有再調用其餘函數，刪掉
    console.log(s); // 4 添加 => 5 刪掉
    // 運行完成 刪掉printSquare
}
function multiply(x, y) {
    return x * y;
}

調用棧中的執行步驟以下(刪除multiply的步驟被省略了)：

調用偵：

每一個進入到調用棧中的函數，都會分配到一個單獨的棧空間，稱爲「調用偵」。

在調用棧中每一個「調用偵」都對應一個函數，最上方的調用幀稱爲「當前幀」，調用棧是由全部的調用偵造成的。

找到一張圖片，調用偵：

調用棧優化內存

調用棧的內存消耗：

如上圖，函數的變量等信息會被調用偵保存起來，因此調用偵中的變量不會被垃圾收集器回收。

當函數嵌套的層級比較深了，調用棧中的調用偵比較多的時候，這些信息對內存消耗是很是大的。

針對這種狀況除了咱們要儘可能避免函數層級嵌套的比較深以外，ES6提供了「尾調用優化」來解決調用偵過多，引發的內存消耗過大的問題。

何謂尾調用：

尾調用指的是：函數的最後一步是調用另外一個函數。

function f(x){
  return g(x); // 最後一步調用另外一個函數而且使用return
}
function f(x){
  g(x); // 沒有return 不算尾調用 由於不知道後面還有沒有操做
  // return undefined; // 隱式的return
}

尾調用優化優化了什麼？

尾調用用來刪除外層無用的調用偵，只保留內層函數的調用偵，來節省瀏覽器的內存。

下面這個例子調用棧中的調用偵一直只有一項，若是不使用尾調用的話會出現三個調用偵：

a() // 1 添加a到調用棧
function a(){
    return b(); // 在調用棧中刪除a 添加b
}
function b(){
    return c() // 刪除b 添加c
}

防止爆棧：

瀏覽器對調用棧都有大小限制，在ES6以前遞歸比較深的話，很容易出現「爆棧」問題(stack overflow)。

如今可使用「尾調用優化」來寫一個「尾遞歸」，只保存一個調用偵，來防止爆棧問題。

注意：

1. 只有再也不用到外層函數的內部變量，內層函數的調用幀纔會取代外層函數的調用幀。

若是要使用外層函數的變量，能夠經過參數的形式傳到內層函數中

function a(){
    var aa = 1;
    let b = val => aa + val // 使用了外層函數的參數aa
    return b(2) // 沒法進行尾調用優化
}

1. 尾調用優化只在嚴格模式下開啓，非嚴格模式是無效的。
2. 若是環境不支持「尾調用優化」，代碼還能夠正常運行，是無害的！

更多：

關於尾遞歸以及更多尾調用優化的內容，推薦查閱ES6入門-阮一峯

調用棧debug大法

查看調用棧有什麼用

1. 查看函數的調用順序是否跟預期一致，好比不一樣判斷調用不一樣函數。
2. 快速定位問題/修改三方庫的代碼。

   當接手一個歷史項目，或者引用第三方庫出現問題的時候，能夠先查看對應API的調用棧，找到其中涉及的關鍵函數，針對性的修復它。

   經過查看調用棧的形式，幫助我快速定位問題，修改三方庫的源碼。

如何查看調用棧

1. 只查看調用棧：console.trace

a()
function a() {
    b();
}
function b() {
    c()
}
function c() {
    let aa = 1;
    console.trace()
}

如圖所示,點擊右側還能查看代碼位置：

1. debugger打斷點形式，這也是我最喜歡的調試方式：

結語

本文主要講了這幾個方面的內容：

1. 理解調用棧的運行機制，對代碼背後的一些執行機制也能夠更加了解，幫助咱們在百尺竿頭更進一步。
2. 咱們應該在平常的code中，有意識的使用ES6的「尾調用優化」，來減小調用棧的長度，節省客戶端內存。
3. 利用調用棧，對第三方庫或者不熟悉的項目，能夠更快速的定位問題，提升咱們debug速度。

最後：以前寫過一篇關於垃圾回收機制與內存泄露的文章，感興趣的同窗能夠擴展一下。

若是這篇文章幫助到了你，歡迎點贊和關注，你的支持是對我最大的鼓勵！

博客、前端積累文檔、公衆號、GitHub

以上2019/5/19

參考資料：

JS垃圾回收機制與常見內存泄露的解決方法

ES6入門-阮一峯

JavaScript 如何工做：對引擎、運行時、調用堆棧的概述

淺析javascript調用棧