javascript的垃圾收集機制

前面的話

　　javascript具備自動垃圾收集機制，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。下面將詳細介紹javascript的垃圾收集機制

 

原理

　　垃圾收集機制的原理很簡單：找出那些再也不繼續使用的變量，而後釋放其佔用的內存，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

　　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，直到函數執行結束。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無用，對於再也不有用的變量打上標記，以備未來收回其所佔用的內存。用於標識無用變量的策略一般有標記清除和引用計數兩種

 

標記清除

　　javascript中最經常使用的垃圾收集方式是標記清除(mark-and-sweep)，當變量進入環境(例如，在函數中聲明一個變量)，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'

　　能夠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'變量列表以及一個'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。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

　　大多數瀏覽器實現使用的都是標記清除式的垃圾收集策略，只不過垃圾收集的時間互有不一樣

 

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，若是包含對這個值的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爲0時，則說明沒有辦法再訪問這個值了，所以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0的值所佔用的內存

　　Netscape Navigator3.0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：對象A中包含一個指向對象B的指針，對象B中也包含一個指向對象A的指針

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，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問題。但在採用引用計數策略的實現中，當函數執行完畢以後，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

　　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，而COM對象的垃圾回收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

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也有一個屬性名爲someObject的屬性指向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，最好是在不使用它們的時候手工斷開原生javascript和DOM元素之間的鏈接

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

　　爲了解決此問題，IE9把BOM和DOM對象都轉換成了真正的javascript對象

 

性能問題

　　垃圾收集器是週期性運行的，並且若是爲變量分配的內存數量很可觀，那麼回收工做量也是至關大的。在這種狀況下，肯定垃圾收集時間間隔是一個很是重要的問題

　　IE的垃圾收集器是根據內存分配量運行的。具體一點說，就是256個變量，4096個對象(或數組)字面量和數組元素(slot)或者64kb的字符串。達到上述任何一個臨界值，垃圾收集器就會運行

　　這種實現方式的問題在於，若是一個腳本中包含那麼多變量，那麼該腳本極可能會在其生命週期中一直保有那麼多的變量。而這樣一來，垃圾收集器就不得不頻繁地運行。結果，由此引起的嚴重性能問題促使IE7重寫了其垃圾收集例程

　　IE7的javascript引擎的垃圾收集例程改變了工做方式：觸發垃圾收集的變量分配、字面量和數組元素的臨界值被調整爲動態修正。IE7中的各項臨界值在初始時與IE6相等。若是垃圾收集例程回收的內存分配量低於15%，則變量、字面量和數組元素的臨界值就會加倍。若是例程回收了85%的內存分配量，則將各類臨界值重置回默認值。這樣，極大地提高了IE在運行包含大量javascript的頁面時的性能

　　事實上，在有的瀏覽器中能夠觸發垃圾收集過程。在IE中，調用window.CollectGarbage()方法會當即執行垃圾收集

 

內存管理

　　使用具有垃圾收集機制的javascript的主要問題在於：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，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，這種作法叫解除引用(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

function createPerson(name){
    var localPerson = new Object();
    localPerson.name = name;
    return localPerson;
}

var globalPerson = createPerson('test');
globalPerson = null;

　　不過，要注意的是，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