【進階1-4期】JavaScript深刻之帶你走進內存機制

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------ 如下是正文 ------

本期的主題是調用堆棧，本計劃一共28期，每期重點攻克一個面試重難點，若是你還不瞭解本進階計劃，文末點擊查看所有文章。

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JS內存空間分爲棧(stack)、堆(heap)、池(通常也會歸類爲棧中)。 其中棧存放變量，堆存放複雜對象，池存放常量，因此也叫常量池。

昨天文章介紹了堆和棧，小結一下：

• 基本類型：--> 棧內存（不包含閉包中的變量）
• 引用類型：--> 堆內存

今日補充一個知識點，就是閉包中的變量並不保存中棧內存中，而是保存在堆內存中，這也就解釋了函數以後以後爲何閉包還能引用到函數內的變量。

function A() {
  let a = 1
  function B() {
      console.log(a)
  }
  return B
}
複製代碼

閉包的簡單定義是：函數 A 返回了一個函數 B，而且函數 B 中使用了函數 A 的變量，函數 B 就被稱爲閉包。

函數 A 彈出調用棧後，函數 A 中的變量這時候是存儲在堆上的，因此函數B依舊能引用到函數A中的變量。如今的 JS 引擎能夠經過逃逸分析辨別出哪些變量須要存儲在堆上，哪些須要存儲在棧上。

閉包的介紹點到爲止，【進階2期】 做用域閉包會詳細介紹，敬請期待。

今天文章的重點是內存回收和內存泄漏。

內存回收

JavaScript有自動垃圾收集機制，垃圾收集器會每隔一段時間就執行一次釋放操做，找出那些再也不繼續使用的值，而後釋放其佔用的內存。

• 局部變量和全局變量的銷燬
  • 局部變量：局部做用域中，當函數執行完畢，局部變量也就沒有存在的必要了，所以垃圾收集器很容易作出判斷並回收。
  • 全局變量：全局變量何時須要自動釋放內存空間則很難判斷，因此在開發中儘可能避免使用全局變量。
• 以Google的V8引擎爲例，V8引擎中全部的JS對象都是經過堆來進行內存分配的
  • 初始分配：當聲明變量並賦值時，V8引擎就會在堆內存中分配給這個變量。
  • 繼續申請：當已申請的內存不足以存儲這個變量時，V8引擎就會繼續申請內存，直到堆的大小達到了V8引擎的內存上限爲止。
• V8引擎對堆內存中的JS對象進行分代管理
  • 新生代：存活週期較短的JS對象，如臨時變量、字符串等。
  • 老生代：通過屢次垃圾回收仍然存活，存活週期較長的對象，如主控制器、服務器對象等。

垃圾回收算法

對垃圾回收算法來講，核心思想就是如何判斷內存已經再也不使用，經常使用垃圾回收算法有下面兩種。

• 引用計數（現代瀏覽器再也不使用）
• 標記清除（經常使用）

引用計數

引用計數算法定義「內存再也不使用」的標準很簡單，就是看一個對象是否有指向它的引用。若是沒有其餘對象指向它了，說明該對象已經再也不須要了。

// 建立一個對象person，他有兩個指向屬性age和name的引用
var person = {
    age: 12,
    name: 'aaaa'
};

person.name = null; // 雖然name設置爲null，但由於person對象還有指向name的引用，所以name不會回收

var p = person; 
person = 1;         //原來的person對象被賦值爲1，但由於有新引用p指向原person對象，所以它不會被回收

p = null;           //原person對象已經沒有引用，很快會被回收
複製代碼

引用計數有一個致命的問題，那就是循環引用

若是兩個對象相互引用，儘管他們已再也不使用，可是垃圾回收器不會進行回收，最終可能會致使內存泄露。

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

    return "cycle reference!"
}

cycle();
複製代碼

cycle函數執行完成以後，對象o1和o2實際上已經再也不須要了，但根據引用計數的原則，他們之間的相互引用依然存在，所以這部份內存不會被回收。因此現代瀏覽器再也不使用這個算法。

可是IE依舊使用。

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

上面的寫法很常見，可是上面的例子就是一個循環引用。

變量div有事件處理函數的引用，同時事件處理函數也有div的引用，由於div變量可在函數內被訪問，因此循環引用就出現了。

標記清除（經常使用）

標記清除算法將「再也不使用的對象」定義爲「沒法到達的對象」。即從根部（在JS中就是全局對象）出發定時掃描內存中的對象，凡是能從根部到達的對象，保留。那些從根部出發沒法觸及到的對象被標記爲再也不使用，稍後進行回收。

沒法觸及的對象包含了沒有引用的對象這個概念，但反之未必成立。

因此上面的例子就能夠正確被垃圾回收處理了。

因此如今對於主流瀏覽器來講，只須要切斷須要回收的對象與根部的聯繫。最多見的內存泄露通常都與DOM元素綁定有關：

email.message = document.createElement(「div」);
displayList.appendChild(email.message);

// 稍後從displayList中清除DOM元素
displayList.removeAllChildren();
複製代碼

上面代碼中，div元素已經從DOM樹中清除，可是該div元素還綁定在email對象中，因此若是email對象存在，那麼該div元素就會一直保存在內存中。

內存泄漏

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。 對於再也不用到的內存，沒有及時釋放，就叫作內存泄漏（memory leak）

內存泄漏識別方法

一、瀏覽器方法

1. 打開開發者工具，選擇 Memory
2. 在右側的Select profiling type字段裏面勾選 timeline
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，點擊左上角的 stop 按鈕，面板上就會顯示這段時間的內存佔用狀況。

二、命令行方法

使用 Node 提供的 process.memoryUsage 方法。

console.log(process.memoryUsage());

// 輸出
{ 
  rss: 27709440,		// resident set size，全部內存佔用，包括指令區和堆棧
  heapTotal: 5685248,   // "堆"佔用的內存，包括用到的和沒用到的
  heapUsed: 3449392,	// 用到的堆的部分
  external: 8772 		// V8 引擎內部的 C++ 對象佔用的內存
}
複製代碼

判斷內存泄漏，以heapUsed字段爲準。

詳細的JS內存分析將在【進階20期】性能優化詳細介紹，敬請期待。

WeakMap

ES6 新出的兩種數據結構：WeakSet 和 WeakMap，表示這是弱引用，它們對於值的引用都是不計入垃圾回收機制的。

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

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

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。

昨日思考題解答

昨天文章留了一道思考題，羣裏討論很熱烈，你們應該都知道原理了，如今來簡單解答下。

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

a.x 	// --> undefined
b.x 	// --> {n: 2}
複製代碼

答案已經寫上面了，這道題的關鍵在於

• 一、優先級。.的優先級高於=，因此先執行a.x，堆內存中的{n: 1}就會變成{n: 1, x: undefined}，改變以後相應的b.x也變化了，由於指向的是同一個對象。
• 二、賦值操做是從右到左，因此先執行a = {n: 2}，a的引用就被改變了，而後這個返回值又賦值給了a.x，須要注意的是這時候a.x是第一步中的{n: 1, x: undefined}那個對象，其實就是b.x，至關於b.x = {n: 2}

今日份思考題

問題一：

從內存來看 null 和 undefined 本質的區別是什麼？

問題二：

ES6語法中的 const 聲明一個只讀的常量，那爲何下面能夠修改const的值？

const foo = {}; 
foo = {}; // TypeError: "foo" is read-only
foo.prop = 123;
foo.prop // 123
複製代碼

問題三：

哪些狀況下容易產生內存泄漏？

參考

JavaScript 內存機制

MDN之運算符優先級

由ES規範學JavaScript(二)：深刻理解「連等賦值」問題

InterviewMap

進階系列目錄

• 【進階1期】 調用堆棧
• 【進階2期】 做用域閉包
• 【進階3期】 this全面解析
• 【進階4期】 深淺拷貝原理
• 【進階5期】 原型Prototype
• 【進階6期】 高階函數
• 【進階7期】 事件機制
• 【進階8期】 Event Loop原理
• 【進階9期】 Promise原理
• 【進階10期】Async/Await原理
• 【進階11期】防抖/節流原理
• 【進階12期】模塊化詳解
• 【進階13期】ES6重難點
• 【進階14期】計算機網絡概述
• 【進階15期】瀏覽器渲染原理
• 【進階16期】webpack配置
• 【進階17期】webpack原理
• 【進階18期】前端監控
• 【進階19期】跨域和安全
• 【進階20期】性能優化
• 【進階21期】VirtualDom原理
• 【進階22期】Diff算法
• 【進階23期】MVVM雙向綁定
• 【進階24期】Vuex原理
• 【進階25期】Redux原理
• 【進階26期】路由原理
• 【進階27期】VueRouter源碼解析
• 【進階28期】ReactRouter源碼解析

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