JavaScript 內存泄漏教程

1、什麼是內存泄漏？

程序的運行須要內存。只要程序提出要求，操做系統或者運行時（runtime）就必須供給內存。

對於持續運行的服務進程（daemon），必須及時釋放再也不用到的內存。不然，內存佔用愈來愈高，輕則影響系統性能，重則致使進程崩潰。

再也不用到的內存，沒有及時釋放，就叫作內存泄漏（memory leak）。

有些語言（好比 C 語言）必須手動釋放內存，程序員負責內存管理。

char * buffer;
buffer = (char*) malloc(42);

// Do something with buffer

free(buffer);

上面是 C 語言代碼，malloc方法用來申請內存，使用完畢以後，必須本身用free方法釋放內存。

這很麻煩，因此大多數語言提供自動內存管理，減輕程序員的負擔，這被稱爲"垃圾回收機制"（garbage collector）。

2、垃圾回收機制

垃圾回收機制怎麼知道，哪些內存再也不須要呢？

最常使用的方法叫作"引用計數"（reference counting）：語言引擎有一張"引用表"，保存了內存裏面全部的資源（一般是各類值）的引用次數。若是一個值的引用次數是0，就表示這個值再也不用到了，所以能夠將這塊內存釋放。

上圖中，左下角的兩個值，沒有任何引用，因此能夠釋放。

若是一個值再也不須要了，引用數卻不爲0，垃圾回收機制沒法釋放這塊內存，從而致使內存泄漏。

const arr = [1, 2, 3, 4]; console.log('hello world'); 

上面代碼中，數組[1, 2, 3, 4]是一個值，會佔用內存。變量arr是僅有的對這個值的引用，所以引用次數爲1。儘管後面的代碼沒有用到arr，它仍是會持續佔用內存。

若是增長一行代碼，解除arr對[1, 2, 3, 4]引用，這塊內存就能夠被垃圾回收機制釋放了。

let arr = [1, 2, 3, 4]; console.log('hello world'); arr = null; 

上面代碼中，arr重置爲null，就解除了對[1, 2, 3, 4]的引用，引用次數變成了0，內存就能夠釋放出來了。

所以，並非說有了垃圾回收機制，程序員就輕鬆了。你仍是須要關注內存佔用：那些很佔空間的值，一旦再也不用到，你必須檢查是否還存在對它們的引用。若是是的話，就必須手動解除引用。

3、內存泄漏的識別方法

怎樣能夠觀察到內存泄漏呢？

經驗法則是，若是連續五次垃圾回收以後，內存佔用一次比一次大，就有內存泄漏。這就要求實時查看內存佔用。

3.1 瀏覽器

Chrome 瀏覽器查看內存佔用，按照如下步驟操做。

1. 打開開發者工具，選擇 Timeline 面板
2. 在頂部的Capture字段裏面勾選 Memory
3. 點擊左上角的錄製按鈕。
4. 在頁面上進行各類操做，模擬用戶的使用狀況。
5. 一段時間後，點擊對話框的 stop 按鈕，面板上就會顯示這段時間的內存佔用狀況。

若是內存佔用基本平穩，接近水平，就說明不存在內存泄漏。

反之，就是內存泄漏了。

3.2 命令行

命令行可使用 Node 提供的process.memoryUsage方法。

console.log(process.memoryUsage()); // { rss: 27709440, // heapTotal: 5685248, // heapUsed: 3449392, // external: 8772 } 

process.memoryUsage返回一個對象，包含了 Node 進程的內存佔用信息。該對象包含四個字段，單位是字節，含義以下。

• rss（resident set size）：全部內存佔用，包括指令區和堆棧。
• heapTotal："堆"佔用的內存，包括用到的和沒用到的。
• heapUsed：用到的堆的部分。
• external： V8 引擎內部的 C++ 對象佔用的內存。

判斷內存泄漏，以heapUsed字段爲準。

4、WeakMap

前面說過，及時清除引用很是重要。可是，你不可能記得那麼多，有時候一疏忽就忘了，因此纔有那麼多內存泄漏。

最好能有一種方法，在新建引用的時候就聲明，哪些引用必須手動清除，哪些引用能夠忽略不計，當其餘引用消失之後，垃圾回收機制就能夠釋放內存。這樣就能大大減輕程序員的負擔，你只要清除主要引用就能夠了。

ES6 考慮到了這一點，推出了兩種新的數據結構：WeakSet 和 WeakMap。它們對於值的引用都是不計入垃圾回收機制的，因此名字裏面纔會有一個"Weak"，表示這是弱引用。

下面以 WeakMap 爲例，看看它是怎麼解決內存泄漏的。

const wm = new WeakMap(); const element = document.getElementById('example'); wm.set(element, 'some information'); wm.get(element) // "some information" 

上面代碼中，先新建一個 Weakmap 實例。而後，將一個 DOM 節點做爲鍵名存入該實例，並將一些附加信息做爲鍵值，一塊兒存放在 WeakMap 裏面。這時，WeakMap 裏面對element的引用就是弱引用，不會被計入垃圾回收機制。

也就是說，DOM 節點對象的引用計數是1，而不是2。這時，一旦消除對該節點的引用，它佔用的內存就會被垃圾回收機制釋放。Weakmap 保存的這個鍵值對，也會自動消失。

基本上，若是你要往對象上添加數據，又不想幹擾垃圾回收機制，就可使用 WeakMap。

5、WeakMap 示例

WeakMap 的例子很難演示，由於沒法觀察它裏面的引用會自動消失。此時，其餘引用都解除了，已經沒有引用指向 WeakMap 的鍵名了，致使沒法證明那個鍵名是否是存在。

我一直想不出辦法，直到有一天賀師俊老師提示，若是引用所指向的值佔用特別多的內存，就能夠經過process.memoryUsage方法看出來。

根據這個思路，網友 vtxf 補充了下面的例子。

首先，打開 Node 命令行。

$ node --expose-gc 

上面代碼中，--expose-gc參數表示容許手動執行垃圾回收機制。

而後，執行下面的代碼。

 // 手動執行一次垃圾回收，保證獲取的內存使用狀態準確 > global.gc(); undefined  // 查看內存佔用的初始狀態，heapUsed 爲 4M 左右 > process.memoryUsage(); { rss: 21106688, heapTotal: 7376896, heapUsed: 4153936, external: 9059 } > let wm = new WeakMap(); undefined > let b = new Object(); undefined > global.gc(); undefined  // 此時，heapUsed 仍然爲 4M 左右 > process.memoryUsage(); { rss: 20537344, heapTotal: 9474048, heapUsed: 3967272, external: 8993 }  // 在 WeakMap 中添加一個鍵值對， // 鍵名爲對象 b，鍵值爲一個 5*1024*1024 的數組 > wm.set(b, new Array(5*1024*1024)); WeakMap {}  // 手動執行一次垃圾回收 > global.gc(); undefined  // 此時，heapUsed 爲 45M 左右 > process.memoryUsage(); { rss: 62652416, heapTotal: 51437568, heapUsed: 45911664, external: 8951 }  // 解除對象 b 的引用 > b = null; null  // 再次執行垃圾回收 > global.gc(); undefined  // 解除 b 的引用之後，heapUsed 變回 4M 左右 // 說明 WeakMap 中的那個長度爲 5*1024*1024 的數組被銷燬了 > process.memoryUsage(); { rss: 20639744, heapTotal: 8425472, heapUsed: 3979792, external: 8956 } 

上面代碼中，只要外部的引用消失，WeakMap 內部的引用，就會自動被垃圾回收清除。因而可知，有了它的幫助，解決內存泄漏就會簡單不少。