今天來聊聊JavaScript的垃圾回收機制

這是我參與8月更文挑戰的第8天，活動詳情查看：8月更文挑戰

垃圾回收

　　JavaScript是使用垃圾回收的語言，也就是說執行環境負責在代碼執行時管理內存。在C和C++等語言中，跟蹤內存使用對開發者來講是很大的負擔，也是不少問題的來源。JavaScript爲開發者卸下了這個負擔，經過自動內存管理實現內存分配和閒置資源回收。基本思路很簡單：肯定哪一個變量不會再使用，而後釋放它佔用的內存。這個過程是週期性的，即垃圾回收程序每隔必定時間（或者說在代碼執行過程當中某個預約的收集時間）就會自動運行。垃圾回收過程是一個近似且不完美的方案，由於某塊內存是否還有用，屬於不可斷定的問題。意味着算法是解決不了的。

　　咱們以函數中局部變量的正常生命週期爲例。函數中的局部變量會在函數執行時存在。此時，棧（或者堆）內存會分配空間以保存相應的值。函數在內部使用了變量，而後退出。此時，就再也不須要那個局部變量了，它佔用的內存能夠釋放，供之後使用。這種狀況下顯然再也不須要局部變量了，但並非全部時候都會這麼明顯。垃圾回收程序必須跟蹤記錄哪一個變量還會使用，以及哪一個變量不會再使用，以便回收內存。如何標記未使用的變量也許有不一樣的實現方式。不過，在瀏覽器的發展史上，用到過兩種主要的標記策略：標記清理和引用計數。

節選自JavaScript高級程序設計（第四版）第四章

一、引用計數（reference counting）

　　另外一種不太常見的垃圾回收策略是引用計數。引用計數的含義是跟蹤記錄每一個值被引用的次數。當聲明瞭一個變量並將一個引用類型賦值給該變量時，則這個值的引用次數就是1。相反，若是包含對這個值引用的變量又取得了另一個值，則這個值的引用次數就減1。當這個引用次數變成0時，則說明沒有辦法再訪問這個值了，於是就能夠將其所佔的內存空間給收回來。這樣，垃圾收集器下次再運行時，它就會釋放那些引用次數爲0的值所佔的內存。

引用計數有個最大的問題： 循環引用。

舉個🌰 A:

好比對象A有一個屬性指向對象B，而對象B也有有一個屬性指向對象A，這樣相互引用.

function func() {
    let obj1 = {};
    let obj2 = {};

    obj1.a = obj2; // obj1 引用 obj2
    obj2.a = obj1; // obj2 引用 obj1
}
複製代碼

　　在這個例子中，objA和objB經過各自的屬性相互引用；也就是說這兩個對象的引用次數都是2。在採用引用計數的策略中，因爲函數執行以後，這兩個對象都離開了做用域，函數執行完成以後，objA和objB還將會繼續存在，由於他們的引用次數永遠不會是0。這樣的相互引用若是說很大量的存在就會致使大量的內存泄露。

解決：手動解除引用

obj1.a = null;
obj2.a = null;
複製代碼

舉個🌰 B：涉及COM對象的循環引用問題：

let element = document.getElementById('some_element')
let myObject = new Object()
myObject.element = element
element.someObject = myObject
複製代碼

　　這個例子在一個DOM對象（element）和一個原生JavaScript對象（myObject）之間製造了循環引用。myObject變量有一個名爲element的屬性指向DOM對象element，而element對象有一個someObject屬性指回myObject對象.因爲存在循環引用，所以DOM元素的內存永遠不會被回收，即便它已經被從頁面上刪除了也是如此。

　　爲避免相似的循環引用問題，應該在確保不使用的狀況下切斷原生JavaScript對象與DOM元素之間的鏈接。好比，經過如下代碼能夠清除前面例子中創建的循環引用：

myObject.element = null
element.someObject = null
複製代碼

把變量設置爲null實際上會切段變量與其以前引用值之間的關係。當下次垃圾回收程序運行時，這些值就會被刪除，內存也會被回收。

注意⚠️：爲了補救這點，IE9把BOM和DOM對象都改爲了JavaScript對象，這同時也避免了因爲存在兩套垃圾回收算法而致使的問題，還消除了常見的內存泄漏現象。

二、標記清除（mark-and-sweep）

　　這是javascript中最經常使用的垃圾回收方式。當變量進入執行環境是，就標記這個變量爲「進入環境」。從邏輯上講，永遠不能釋放進入環境的變量所佔用的內存，由於只要執行流進入相應的環境，就可能會用到他們。當變量離開環境時，則將其標記爲「離開環境」。

　　垃圾收集器在運行的時候會給存儲在內存中的全部變量都加上標記。而後，它會去掉環境中的變量以及被環境中的變量引用的標記。而在此以後再被加上標記的變量將被視爲準備刪除的變量，緣由是環境中的變量已經沒法訪問到這些變量了。最後。垃圾收集器完成內存清除工做，銷燬那些帶標記的值，並回收他們所佔用的內存空間。

　　標記清除也會遇到循環引用的問題。IE中有一部分對象並非原生JavaScript對象。例如，其BOM和DOM中的對象就是使用C++以COM（Component Object Model，組件對象）對象的形式實現的，而COM對象的垃圾回收器就是採用的引用計數的策略。所以，即便IE的Javascript引擎使用標記清除的策略來實現的，但JavaScript訪問的COM對象依然是基於引用計數的策略的。說白了，只要IE中涉及COM對象，就會存在循環引用的問題。

　　解決：手工斷開js對象和DOM之間的連接。賦值爲null。IE9把DOM和BOM轉換成真正的JS對象了，因此避免了這個問題。

三、避免垃圾回收

經過上面內容瞭解了，瀏覽器雖然能夠自動化執行垃圾回收，但若是項目比較大代碼複雜，回收執行代價較大，某些狀況甚至不能識別回收

1.數組array優化

將[]賦值給一個數組對象，是清空數組的捷徑(例如： arr = [];),可是須要注意的是，這種方式又建立了一個新的空對象，而且將原來的數組對象變成了一小片內存垃圾！實際上，將數組長度賦值爲0（arr.length = 0）也能達到清空數組的目的，而且同時能實現數組重用，減小內存垃圾的產生。 

2. 對象儘可能複用

對象儘可能複用，尤爲是在循環等地方出現建立新對象，能複用就複用。不用的對象，儘量設置爲null，儘快被垃圾回收掉。

3.循環優化

在循環中的函數表達式，能複用最好放到循環外面。

四、避免內存泄漏

1.意外的全局變量

function fn(arg) {
    m = "this is a hidden global variable"
}
複製代碼

m沒被聲明,會變成一個全局變量,在頁面關閉以前不會被釋放。

另外一種意外的全局變量可能由 this 建立:

function fn() {
    this.variable = "potential accidental global"
}
// fn 調用本身，this 指向了全局對象（window）
fn()
複製代碼

在 JavaScript 文件頭部加上 'use strict'，能夠避免此類錯誤發生。啓用嚴格模式解析 JavaScript ，避免意外的全局變量。

2.被遺忘的計時器或回調函數

let someResource = getData()
setInterval(function() {
    let node = document.getElementById('Node')
    if(node) {
        // 處理 node 和 someResource
        node.innerHTML = JSON.stringify(someResource))
    }
}, 1000)
複製代碼

這樣的代碼很常見，若是id爲Node的元素從DOM中移除，該定時器仍會存在，同時，由於回調函數中包含對someResource的引用，定時器外面的someResource也不會被釋放。

因此要用完記住清除定時器鴨，也儘可能別在定時器裏引用dom對象。

3.閉包

function fn() {
    let m = document.createElement('xx')
    m.onClick = () => {
        // Even if it a empty function
    }
}
複製代碼

閉包能夠維持函數內局部變量，使其得不到釋放。

上例定義事件回調時，因爲是函數內定義函數，而且內部函數 -> 事件回調引用外部函數，造成了閉包

解決辦法：

// 1. 將事件處理函數定義在外面
function fn() {
    let m = document.createElement('xx')
    m.onClick = onClickFn()
}

// 2. 定義事件處理函數的外部函數中，刪除對dom對象的引用
function fn() {
    let m = document.createElement('xx')
    m.onClick = () => {
        // Even if it a empty function
    }
    m = null
}
複製代碼

將事件處理函數定義在外部，解除閉包，或者在定義事件處理函數的外部函數中，刪除對dom的引用。

4.沒有清理的DOM元素引用

有時，保存 DOM 節點內部數據結構頗有用。假如你想快速更新表格的幾行內容，把每一行 DOM 存成字典（JSON 鍵值對）或者數組頗有意義。此時，一樣的 DOM 元素存在兩個引用：一個在 DOM 樹中，另外一個在字典中。未來你決定刪除這些行時，須要把兩個引用都清除。

let elements = {
    button: document.getElementById('button'),
    image: document.getElementById('image'),
    text: document.getElementById('text')
}

function doStuff() {
    image.src = 'http://some.url/image'
    button.click()
    console.log(text.innerHTML)
}

function removeButton() {
    document.body.removeChild(document.getElementById('button'))
    // 此時，仍舊存在一個全局的 #button 的引用
    // elements 字典。button 元素仍舊在內存中，不能被 GC 回收。
}
複製代碼

雖然咱們用removeChild移除了button，可是還在elements對象裏保存着#button的引用，換言之，DOM元素還在內存裏面。

最後最後：

明天港性能，有空能夠來看看蛙，下班10點半，到家11點半，大半夜寫的文章呢。

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