资深架构师之路——深入理解JavaScript垃圾回收机制

  • 一、垃圾回收机制
  • 二、为什么使用
  • 三、如何使用
  • 1、引用计数
  • 2、标记清除
  • 四、避免垃圾回收
  • 1.数组array优化
  • 2. 对象尽量复用
  • 3.循环优化
  • 五、避免内存泄漏
  • 1.意外的全局变量
  • 2.被遗忘的计时器或回调函数
  • 3.闭包
  • 4.没有清理的DOM元素引用
  • 总结


一、垃圾回收机制

垃圾回收：js代码想要运行，需要操作系统或者运行时提供内存空间，来存储变量及它的值。在某些变量（例如局部变量）在不参与运行时，就需要系统回收被占用的内存空间，称为垃圾回收

内存泄漏：某些情况下，不再用到的变量所占内存没有及时释放，导致程序运行中，内存越占越大，极端情况下可导致系统崩溃、服务器宕机。

Javascript具有自动垃圾回收机制，找出不再使用的变量，然后释放掉其占用的内存

内存生命周期:

  1. 分配你所需要的内存
  2. 使用分配到的内存（读、写）
  3. 不需要时将其释放归还

二、为什么使用

在JavaScript中，数据类型分为两类，简单类型和引用类型，对于简单类型，内存是保存在栈（stack）空间中，复杂数据类型，内存是保存在堆（heap）空间中。

  • 基本类型：这些类型在内存中分别占有固定大小的空间，他们的值保存在栈空间，我们通过按值来访问的
  • 引用类型：引用类型，值大小不固定，栈内存中存放地址指向堆内存中的对象。是按引用访问的。

对于栈的内存空间，只保存简单数据类型的内存，由操作系统自动分配和自动释放。而堆空间中的内存，由于大小不固定，系统无法无法进行自动释放，这个时候就需要JS引擎来手动的释放这些内存。

由于字符串、对象和数组没有固定大小，所有当他们的大小已知时，才能对他们进行动态的存储分配。JavaScript程序每次创建字符串、数组或对象时，解释器都必须分配内存来存储那个实体。只要像这样动态地分配了内存，最终都要释放这些内存以便他们能够被再用，否则，JavaScript的解释器将会消耗完系统中所有可用的内存，造成系统崩溃。
---------《JavaScript权威指南（第四版）》

三、如何使用

现在各大浏览器通常用采用的垃圾回收有两种方法：标记清除、引用计数。

1、引用计数

引用计数的含义是跟踪记录每个值被引用的次数。

当声明了一个变量并将一个引用类型赋值给该变量时，则这个值的引用次数就是1。相反，如果包含对这个值引用的变量又取得了另外一个值，则这个值的引用次数就减1。当这个引用次数变成0时，则说明没有办法再访问这个值了，因而就可以将其所占的内存空间给收回来。这样，垃圾收集器下次再运行时，它就会释放那些引用次数为0的值所占的内存。

缺点：循环引用

比如对象A有一个属性指向对象B，而对象B也有有一个属性指向对象A，这样相互引用.

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

    obj1.a = obj2; // obj1 引用 obj2
    obj2.a = obj1; // obj2 引用 obj1
}

objA和objB通过各自的属性相互引用；也就是说这两个对象的引用次数都是2。在采用引用计数的策略中，由于函数执行之后，这两个对象都离开了作用域，函数执行完成之后，objA和objB还将会继续存在，因为他们的引用次数永远不会是0。这样的相互引用如果说很大量的存在就会导致大量的内存泄露。

解决方案：手动解除引用

obj1.a = null;
obj2.a = null;

2、标记清除

javascript中最常用的垃圾回收方式

当变量进入执行环境是，就标记这个变量为“进入环境”。从逻辑上讲，永远不能释放进入环境的变量所占用的内存，因为只要执行流进入相应的环境，就可能会用到他们。当变量离开环境时，则将其标记为“离开环境”。

垃圾收集器在运行的时候会给存储在内存中的所有变量都加上标记。然后，它会去掉环境中的变量以及被环境中的变量引用的标记。而在此之后再被加上标记的变量将被视为准备删除的变量，原因是环境中的变量已经无法访问到这些变量了。最后。垃圾收集器完成内存清除工作，销毁那些带标记的值，并回收他们所占用的内存空间。

缺点：循环引用

IE中有一部分对象并不是原生JavaScript对象。例如，其BOM和DOM中的对象就是使用C++以COM（Component Object Model，组件对象）对象的形式实现的，而COM对象的垃圾回收器就是采用的引用计数的策略。因此，即使IE的Javascript引擎使用标记清除的策略来实现的，但JavaScript访问的COM对象依然是基于引用计数的策略的。说白了，只要IE中涉及COM对象，就会存在循环引用的问题。

解决方案：手工断开js对象和DOM之间的链接。赋值为null。IE9把DOM和BOM转换成真正的JS对象了，所以避免了这个问题。

四、避免垃圾回收

1.数组array优化

将[]赋值给一个数组对象，是清空数组的捷径(例如： arr = []; ),但是需要注意的是，这种方式又创建了一个新的空对象，并且将原来的数组对象变成了一小片内存垃圾！实际上，将数组长度赋值为0（arr.length = 0）也能达到清空数组的目的，并且同时能实现数组重用，减少内存垃圾的产生。

2. 对象尽量复用

对象尽量复用，尤其是在循环等地方出现创建新对象，能复用就复用。不用的对象，尽可能设置为null，尽快被垃圾回收掉。

3.循环优化

在循环中的函数表达式，能复用最好放到循环外面。

五、避免内存泄漏

1.意外的全局变量

function foo(arg) {
    bar = "this is a hidden global variable";
}

bar没被声明,会变成一个全局变量,在页面关闭之前不会被释放。

另一种意外的全局变量可能由 this 创建:

function foo() {
    this.variable = "potential accidental global";
}
// foo 调用自己，this 指向了全局对象（window）
foo();

在 JavaScript 文件头部加上 ‘use strict’，可以避免此类错误发生。启用严格模式解析 JavaScript ，避免意外的全局变量。

2.被遗忘的计时器或回调函数

var someResource = getData();
setInterval(function() {
    var node = document.getElementById('Node');
    if(node) {
        // 处理 node 和 someResource
        node.innerHTML = JSON.stringify(someResource));
    }
}, 1000);

如果id为Node的元素从DOM中移除，该定时器仍会存在，同时，因为回调函数中包含对someResource的引用，定时器外面的someResource也不会被释放。

3.闭包

function bindEvent(){
  var obj=document.createElement('xxx')
  obj.onclick=function(){
    // Even if it is a empty function
  }
}

闭包可以维持函数内局部变量，使其得不到释放。上例定义事件回调时，由于是函数内定义函数，并且内部函数–事件回调引用外部函数，形成了闭包

// 将事件处理函数定义在外面
function bindEvent() {
  var obj = document.createElement('xxx')
  obj.onclick = onclickHandler()
}
// 或者在定义事件处理函数的外部函数中，删除对dom的引用
function onclickHandler() {
  var obj = document.createElement('xxx')
  obj.onclick = function() {
    // Even if it is a empty function
  }
  obj = null
}

将事件处理函数定义在外部，解除闭包，或者在定义事件处理函数的外部函数中，删除对dom的引用。

4.没有清理的DOM元素引用

有时，保存 DOM 节点内部数据结构很有用。假如你想快速更新表格的几行内容，把每一行 DOM 存成字典（JSON 键值对）或者数组很有意义。此时，同样的 DOM 元素存在两个引用：一个在 DOM 树中，另一个在字典中。将来你决定删除这些行时，需要把两个引用都清除。

var 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'));
    // 此时，仍旧存在一个全局的 #button 的引用
    // elements 字典。button 元素仍旧在内存中，不能被 GC 回收。
}

虽然我们用removeChild移除了button，但是还在elements对象里保存着#button的引用，换言之，DOM元素还在内存里面。

总结


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