JavaScript 5 —— 垃圾收集

JavaScript 具備自動垃圾收集機制，也就是說，執行環境會負責管理代碼執行過程當中使用的內存。在編寫 JavaScript 程序時，開發人員不用再關心內存使用問題，所需內存的分配以及無用內存的回收徹底實現了自動管理。這種垃圾收集機制的原理其實很簡單：找出那些再也不繼續使用的變量，而後釋放其佔用的內存。爲此，垃圾收集器會按照固定的時間間隔（或代碼執行中預約的收集時間），週期性地執行這一操做。
下面咱們來分析一下函數中局部變量的正常生命週期。局部變量只在函數執行的過程當中存在。而在這個過程當中，會爲局部變量在棧（或堆）內存上分配相應的空間，以便存儲它們的值。而後在函數中使用這些變量，直至函數執行結束。此時，局部變量就沒有存在的必要了，所以能夠釋放它們的內存以供未來使用。在這種狀況下，很容易判斷變量是否還有存在的必要；但並不是全部狀況下都這麼容易就能得出結論。垃圾收集器必須跟蹤哪一個變量有用哪一個變量沒用，對於再也不有用的變量打上標記，以備未來收回其佔用的內存。用於標識無用變量的策略可能會因實現而異，但具體到瀏覽器中的實現，則一般有兩個策略。

 

一. 標記清除

JavaScript 中最經常使用的垃圾收集方式是標記清除。當變量進入環境（例如，在函數中聲明一個變量）時，就將這個變量標記爲「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，就可能會用到它們。而當變量離開環境時，則將其標記爲「離開環境」。
可使用任何方式來標記變量。好比，能夠經過翻轉某個特殊的位來記錄一個變量什麼時候進入環境，或者使用一個「進入環境的」變量列表及一個「離開環境的」變量列表來跟蹤哪一個變量發生了變化。說到底，如何標記變量其實並不重要，關鍵在於採起什麼策略。
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（固然，可使用任何標記方式）。而後，它會去掉環境中的變量以及被環境中的變量引用的變量的標記。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它們所佔用的內存空間。

 

二. 引用計數  　　

另外一種不太常見的垃圾收集策略叫作引用計數（reference counting）。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值賦給該變量時，則這個值的引用次數就是 1。若是同一個值又被賦給另外一個變量，則該值的引用次數加 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減 1。當這個值的引用次數變成 0 時，則說明沒有辦法再訪問這個值了，於是就能夠將其佔用的內存空間回收回來。這樣，當垃圾收集器下次再運行時，它就會釋放那些引用次數爲零的值所佔用的內存。
Netscape Navigator 3.0 是最先使用引用計數策略的瀏覽器，但很快它就遇到了一個嚴重的問題：循環引用。循環引用指的是對象 A 中包含一個指向對象 B 的指針，而對象 B 中也包含一個指向對象 A 的引用。請看下面這個例子：

function problem() {
    var objectA = new Object();
    var objectB = new Object();
    objectA.someOtherObject = objectB;
    objectB.anotherObject = objectA;
}

在這個例子中，objectA 和 objectB 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。在採用標記清除策略的實現中，因爲函數執行以後，這兩個對象都離開了做用域，所以這種相互引用不是個問題。但在採用引用計數策略的實現中，當函數執行完畢後，objectA 和 objectB 還將繼續存在，由於它們的引用次數永遠不會是 0。假如這個函數被重複屢次調用，就會致使大量內存得不到回收。爲此，Netscape 在 Navigator 4.0 中放棄了引用計數方式，轉而採用標記清除來實現其垃圾收集機制。但是，引用計數致使的麻煩並未就此終結。
咱們知道，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，組件對象模型）對象的形式實現的，而 COM 對象的垃圾收集機制採用的就是引用計數策略。所以，即便 IE 的 JavaScript 引擎是使用標記清除策略來實現的，但JavaScript 訪問的 COM 對象依然是基於引用計數策略的。換句話說，只要在 IE 中涉及 COM 對象，就會存在循環引用的問題。下面這個簡單的例子，展現了使用 COM 對象致使的循環引用問題：

var element = document.getElementById("some_element"); 
var myObject = new Object(); 
myObject.element = element; 
element.someObject = myObject; 

這個例子在一個 DOM 元素（element）與一個原生 JavaScript 對象（myObject）之間建立了循環引用。其中，變量 myObject 有一個名爲 element 的屬性指向 element 對象；而變量 element 也有一個屬性名叫 someObject 回指 myObject。因爲存在這個循環引用，即便將例子中的 DOM 從頁面中移除，它也永遠不會被回收。
爲了不相似這樣的循環引用問題，最好是在不使用它們的時候手工斷開原生 JavaScript 對象與DOM 元素之間的鏈接。例如，可使用下面的代碼消除前面例子建立的循環引用：

myObject.element = null; 
element.someObject = null;

將變量設置爲 null 意味着切斷變量與它此前引用的值之間的鏈接。當垃圾收集器下次運行時，就會刪除這些值並回收它們佔用的內存。 爲了解決上述問題，IE9 把 BOM 和 DOM 對象都轉換成了真正的 JavaScript 對象。這樣，就避免了兩種垃圾收集算法並存致使的問題，也消除了常見的內存泄漏現象。

 

三. 管理內存 　　

使用具有垃圾收集機制的語言編寫程序，開發人員通常沒必要操心內存管理的問題。可是，JavaScript在進行內存管理及垃圾收集時面臨的問題仍是有點不同凡響。其中最主要的一個問題，就是分配給 Web瀏覽器的可用內存數量一般要比分配給桌面應用程序的少。這樣作的目的主要是出於安全方面的考慮，目的是防止運行 JavaScript 的網頁耗盡所有系統內存而致使系統崩潰。內存限制問題不只會影響給變量分配內存，同時還會影響調用棧以及在一個線程中可以同時執行的語句數量。
所以，確保佔用最少的內存可讓頁面得到更好的性能。而優化內存佔用的最佳方式，就是爲執行中的代碼只保存必要的數據。一旦數據再也不有用，最好經過將其值設置爲 null 來釋放其引用——這個作法叫作解除引用（dereferencing）。這一作法適用於大多數全局變量和全局對象的屬性。局部變量會在它們離開執行環境時自動被解除引用，以下面這個例子所示：

function createPerson(name) {
    var localPerson = new Object();
    localPerson.name = name;
    return localPerson;
}
var globalPerson = createPerson("Nicholas");
// 手工解除 globalPerson 的引用
globalPerson = null;

在這個例子中，變量 globalPerson 取得了 createPerson()函數返回的值。在 createPerson()函數內部，咱們建立了一個對象並將其賦給局部變量 localPerson，而後又爲該對象添加了一個名爲name 的屬性。最後，當調用這個函數時，localPerson 以函數值的形式返回並賦給全局變量globalPerson。因爲 localPerson 在 createPerson()函數執行完畢後就離開了其執行環境，所以無需咱們顯式地去爲它解除引用。可是對於全局變量 globalPerson 而言，則須要咱們在不使用它的時候手工爲它解除引用，這也正是上面例子中最後一行代碼的目的。
不過，解除一個值的引用並不意味着自動回收該值所佔用的內存。解除引用的真正做用是讓值脫離執行環境，以便垃圾收集器下次運行時將其回收。