【进阶1-4期】JavaScript深入之带你走进内存机制

[yygmind]

本期的主题是调用堆栈，本计划一共28期，每期重点攻克一个面试重难点，如果你还不了解本进阶计划，文末点击查看全部文章。

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JS内存空间分为栈(stack)、堆(heap)、池(一般也会归类为栈中)。 其中栈存放变量，堆存放复杂对象，池存放常量，所以也叫常量池。

昨天文章介绍了堆和栈，小结一下：

• 基本类型：--> 栈内存（不包含闭包中的变量）
• 引用类型：--> 堆内存

今日补充一个知识点，就是闭包中的变量并不保存中栈内存中，而是保存在堆内存中，这也就解释了函数之后之后为什么闭包还能引用到函数内的变量。

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

闭包的简单定义是：函数 A 返回了一个函数 B，并且函数 B 中使用了函数 A 的变量，函数 B 就被称为闭包。

函数 A 弹出调用栈后，函数 A 中的变量这时候是存储在堆上的，所以函数B依旧能引用到函数A中的变量。现在的 JS 引擎可以通过逃逸分析辨别出哪些变量需要存储在堆上，哪些需要存储在栈上。

闭包的介绍点到为止，【进阶2期】 作用域闭包会详细介绍，敬请期待。

今天文章的重点是内存回收和内存泄漏。

内存回收

JavaScript有自动垃圾收集机制，垃圾收集器会每隔一段时间就执行一次释放操作，找出那些不再继续使用的值，然后释放其占用的内存。

• 局部变量和全局变量的销毁
  • 局部变量：局部作用域中，当函数执行完毕，局部变量也就没有存在的必要了，因此垃圾收集器很容易做出判断并回收。
  • 全局变量：全局变量什么时候需要自动释放内存空间则很难判断，所以在开发中尽量避免使用全局变量。
• 以Google的V8引擎为例，V8引擎中所有的JS对象都是通过堆来进行内存分配的
  • 初始分配：当声明变量并赋值时，V8引擎就会在堆内存中分配给这个变量。
  • 继续申请：当已申请的内存不足以存储这个变量时，V8引擎就会继续申请内存，直到堆的大小达到了V8引擎的内存上限为止。
• V8引擎对堆内存中的JS对象进行分代管理
  • 新生代：存活周期较短的JS对象，如临时变量、字符串等。
  • 老生代：经过多次垃圾回收仍然存活，存活周期较长的对象，如主控制器、服务器对象等。

垃圾回收算法

对垃圾回收算法来说，核心思想就是如何判断内存已经不再使用，常用垃圾回收算法有下面两种。

• 引用计数（现代浏览器不再使用）
• 标记清除（常用）

引用计数

引用计数算法定义“内存不再使用”的标准很简单，就是看一个对象是否有指向它的引用。如果没有其他对象指向它了，说明该对象已经不再需要了。

// 创建一个对象person，他有两个指向属性age和name的引用
var person = {
    age: 12,
    name: 'aaaa'
};

person.name = null; // 虽然name设置为null，但因为person对象还有指向name的引用，因此name不会回收

var p = person; 
person = 1;         //原来的person对象被赋值为1，但因为有新引用p指向原person对象，因此它不会被回收

p = null;           //原person对象已经没有引用，很快会被回收

引用计数有一个致命的问题，那就是循环引用

如果两个对象相互引用，尽管他们已不再使用，但是垃圾回收器不会进行回收，最终可能会导致内存泄露。

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

    return "cycle reference!"
}

cycle();

cycle函数执行完成之后，对象o1和o2实际上已经不再需要了，但根据引用计数的原则，他们之间的相互引用依然存在，因此这部分内存不会被回收。所以现代浏览器不再使用这个算法。

但是IE依旧使用。

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

上面的写法很常见，但是上面的例子就是一个循环引用。

变量div有事件处理函数的引用，同时事件处理函数也有div的引用，因为div变量可在函数内被访问，所以循环引用就出现了。

标记清除（常用）

标记清除算法将“不再使用的对象”定义为“无法到达的对象”。即从根部（在JS中就是全局对象）出发定时扫描内存中的对象，凡是能从根部到达的对象，保留。那些从根部出发无法触及到的对象被标记为不再使用，稍后进行回收。

无法触及的对象包含了没有引用的对象这个概念，但反之未必成立。

所以上面的例子就可以正确被垃圾回收处理了。

所以现在对于主流浏览器来说，只需要切断需要回收的对象与根部的联系。最常见的内存泄露一般都与DOM元素绑定有关：

email.message = document.createElement(“div”);
displayList.appendChild(email.message);

// 稍后从displayList中清除DOM元素
displayList.removeAllChildren();

上面代码中，div元素已经从DOM树中清除，但是该div元素还绑定在email对象中，所以如果email对象存在，那么该div元素就会一直保存在内存中。

内存泄漏

对于持续运行的服务进程（daemon），必须及时释放不再用到的内存。否则，内存占用越来越高，轻则影响系统性能，重则导致进程崩溃。 对于不再用到的内存，没有及时释放，就叫做内存泄漏（memory leak）

内存泄漏识别方法

1、浏览器方法

1. 打开开发者工具，选择 Memory
2. 在右侧的Select profiling type字段里面勾选 timeline
3. 点击左上角的录制按钮。
4. 在页面上进行各种操作，模拟用户的使用情况。
5. 一段时间后，点击左上角的 stop 按钮，面板上就会显示这段时间的内存占用情况。

2、命令行方法

使用 Node 提供的 process.memoryUsage 方法。

console.log(process.memoryUsage());

// 输出
{ 
  rss: 27709440,		// resident set size，所有内存占用，包括指令区和堆栈
  heapTotal: 5685248,   // "堆"占用的内存，包括用到的和没用到的
  heapUsed: 3449392,	// 用到的堆的部分
  external: 8772 		// V8 引擎内部的 C++ 对象占用的内存
}

判断内存泄漏，以heapUsed字段为准。

详细的JS内存分析将在【进阶20期】性能优化详细介绍，敬请期待。

WeakMap

ES6 新出的两种数据结构：WeakSet 和 WeakMap，表示这是弱引用，它们对于值的引用都是不计入垃圾回收机制的。

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

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

先新建一个 Weakmap 实例，然后将一个 DOM 节点作为键名存入该实例，并将一些附加信息作为键值，一起存放在 WeakMap 里面。这时，WeakMap 里面对element的引用就是弱引用，不会被计入垃圾回收机制。

昨日思考题解答

昨天文章留了一道思考题，群里讨论很热烈，大家应该都知道原理了，现在来简单解答下。

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

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

答案已经写上面了，这道题的关键在于

• 1、优先级。.的优先级高于=，所以先执行a.x，堆内存中的{n: 1}就会变成{n: 1, x: undefined}，改变之后相应的b.x也变化了，因为指向的是同一个对象。
• 2、赋值操作是从右到左，所以先执行a = {n: 2}，a的引用就被改变了，然后这个返回值又赋值给了a.x，需要注意的是这时候a.x是第一步中的{n: 1, x: undefined}那个对象，其实就是b.x，相当于b.x = {n: 2}

今日份思考题

问题一：

从内存来看 null 和 undefined 本质的区别是什么？

问题二：

ES6语法中的 const 声明一个只读的常量，那为什么下面可以修改const的值？

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

问题三：

哪些情况下容易产生内存泄漏？

参考

JavaScript 内存机制

MDN之运算符优先级

由ES规范学JavaScript(二)：深入理解“连等赋值”问题

InterviewMap

进阶系列目录

• 【进阶1期】 调用堆栈
• 【进阶2期】 作用域闭包
• 【进阶3期】 this全面解析
• 【进阶4期】 深浅拷贝原理
• 【进阶5期】 原型Prototype
• 【进阶6期】 高阶函数
• 【进阶7期】 事件机制
• 【进阶8期】 Event Loop原理
• 【进阶9期】 Promise原理
• 【进阶10期】Async/Await原理
• 【进阶11期】防抖/节流原理
• 【进阶12期】模块化详解
• 【进阶13期】ES6重难点
• 【进阶14期】计算机网络概述
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• 【进阶27期】VueRouter源码解析
• 【进阶28期】ReactRouter源码解析

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[o2njxa05jsa]

escape analyse是从java抄过来的，原意是在可能的情况下把对象分配在栈上。。[这篇日志]的意思也是如此

[rocky-191]

我网上查说是WeakMap 相对于普通的 Map，也是键值对集合，只不过 WeakMap 的 key 只能是非空对象（non-null object）。WeakMap 对它的 key 仅保持弱引用，也就是说它不阻止垃圾回收器回收它所引用的 key。WeakMap 最大的好处是可以避免内存泄漏。一个仅被 WeakMap 作为 key 而引用的对象，会被垃圾回收器回收掉。

你这里说是弱引用的weakMap不会被计入垃圾回收机制

[rocky-191]

看到第一个思考题，搜了下，null和undefined的区别。之前用的时候都是判断是不是null或者是不是undefined

[Greency]

第二个问题：const 应该判断的是对象的引用，给一个对象添加属性并不会改变此对象的引用。

[deepkolos]

请问能根据内存回收的原理编写出, 延迟回收的方法呢? 调试过渡动画的时候经常发现因为GC导致的掉帧, 如果能把GC延迟到动画结束再开始就好了

[Zephylaci]

@deepkolos
动画开始前把所有要用到的东西引用到根节点下的某个对象里去
动画结束后把这个对象置空？

[CBCzed]

第三个问题：缓存、作用域未释放（闭包） 、全局变量过多、定时器未清除、事件监听未清空、DOM的引用

[negativeentropy9]

我网上查说是WeakMap 相对于普通的 Map，也是键值对集合，只不过 WeakMap 的 key 只能是非空对象（non-null object）。WeakMap 对它的 key 仅保持弱引用，也就是说它不阻止垃圾回收器回收它所引用的 key。WeakMap 最大的好处是可以避免内存泄漏。一个仅被 WeakMap 作为 key 而引用的对象，会被垃圾回收器回收掉。

你这里说是弱引用的weakMap不会被计入垃圾回收机制

这里说的的确有些歧义，WeakMap 的 key 会在没有引用时被 gc 回收，因此不能保证迭代的一致性。

[jackchoumine]

今日补充一个知识点，就是闭包中的变量并不保存中栈内存中，而是保存在堆内存中，这也就解释了函数之后之后为什么闭包还能引用到函数内的变量。

"并不保存中栈内存中" 这里似乎有语句问题，应该是”保存在“