JavaScript內(nèi)存管理介紹

2019-11-20 12:56:53

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供稿：網(wǎng)友

簡(jiǎn)介

低級(jí)語(yǔ)言，比如C，有低級(jí)的內(nèi)存管理基元，想malloc(),free()。另一方面，JavaScript的內(nèi)存基元在變量（對(duì)象，字符串等等）創(chuàng)建時(shí)分配，然后在他們不再被使用時(shí)“自動(dòng)”釋放。后者被稱為垃圾回收。這個(gè)“自動(dòng)”是混淆并給JavaScript（和其他高級(jí)語(yǔ)言）開發(fā)者一個(gè)錯(cuò)覺(jué)：他們可以不用考慮內(nèi)存管理。

內(nèi)存生命周期

不管什么程序語(yǔ)言，內(nèi)存生命周期基本一致：

1.分配你所需要的內(nèi)存
2.使用它（讀、寫）
3.當(dāng)它不被使用時(shí)釋放 ps：和“把大象裝冰箱“一個(gè)意思

第一二部分過(guò)程在所有語(yǔ)言中都很清晰。最后一步在低級(jí)語(yǔ)言中很清晰，但是在像JavaScript等高級(jí)語(yǔ)言中，最后一步不清晰。

JavaScript的內(nèi)存分配

變量初始化

為了不讓程序員為分配費(fèi)心，JavaScript在定義變量時(shí)完成內(nèi)存分配。

復(fù)制代碼代碼如下:

var n = 123; // 給數(shù)值變量分配內(nèi)存
var s = "azerty"; // 給字符型

var o = {
a: 1,
b: null
}; // 為對(duì)象及其包含變量分配內(nèi)存

var a = [1, null, "abra"]; // 為數(shù)組及其包含變量分配內(nèi)存（就像對(duì)象）
function f(a){
return a + 2;
} // 為函數(shù)（可調(diào)用的對(duì)象）分配內(nèi)存

// 函數(shù)表達(dá)式也能分配一個(gè)對(duì)象
someElement.addEventListener('click', function(){
someElement.style.backgroundColor = 'blue';
}, false);

通過(guò)函數(shù)調(diào)用的內(nèi)存分配

有些函數(shù)調(diào)用結(jié)果是分配對(duì)象內(nèi)存：

復(fù)制代碼代碼如下:

var d = new Date();
var e = document.createElement('div'); //分配一個(gè)DOM元素

有些方法分配新變量或者新對(duì)象：

復(fù)制代碼代碼如下:

var s = "azerty";
var s2 = s.substr(0, 3); // s2 is a new string
//因?yàn)閟tring是不變量，JavaScript可能沒(méi)有分配內(nèi)存，但只是存儲(chǔ)了0-3的范圍。

var a = ["ouais ouais", "nan nan"];
var a2 = ["generation", "nan nan"];
var a3 = a.concat(a2); // 新數(shù)組中有連接數(shù)組a和數(shù)組a2中的四個(gè)元素。

值的使用

使用值的過(guò)程實(shí)際上是對(duì)分配內(nèi)存進(jìn)行讀取與寫入的操作，這意味著可以寫入一個(gè)變量或者一個(gè)對(duì)象的屬性值，甚至傳遞函數(shù)的參數(shù)。

當(dāng)內(nèi)存不再需要使用時(shí)釋放

大多數(shù)內(nèi)存管理的問(wèn)題都在這個(gè)階段。在這里最艱難的任務(wù)是找到“所分配的內(nèi)存確實(shí)已經(jīng)不再需要了”。它往往要求開發(fā)人員來(lái)確定在程序中哪一塊內(nèi)存不再需要并且釋放它。

高級(jí)語(yǔ)言解釋器嵌入了“垃圾回收器”，主要工作是跟蹤內(nèi)存的分配和使用，以便當(dāng)分配的內(nèi)存不再使用時(shí)，自動(dòng)釋放它。這個(gè)過(guò)程是一個(gè)近似的，因?yàn)橐滥硥K內(nèi)存是否需要是無(wú)法判定的 (無(wú)法被某種算法所解決).

垃圾回收

如上文所述自動(dòng)尋找是否一些內(nèi)存“不再需要”的問(wèn)題是無(wú)法判定的。因此，垃圾回收實(shí)現(xiàn)只能有限制的解決一般問(wèn)題。本節(jié)將解釋必要的概念，了解主要的垃圾回收算法和它們的局限性。

引用

垃圾回收算法主要依賴于引用的概念。在內(nèi)存管理的環(huán)境中，一個(gè)對(duì)象如果有訪問(wèn)另一個(gè)對(duì)象的權(quán)限（隱式或者顯式），叫做一個(gè)對(duì)象引用另一個(gè)對(duì)象。例如，一個(gè)Javascript對(duì)象具有對(duì)它原型的引用（隱式引用）和對(duì)它屬性的引用（顯式引用）。

在這里，“對(duì)象”的概念不僅特制Javascript對(duì)象，還包括函數(shù)作用域（或者全局詞法作用域）。

引用計(jì)數(shù)垃圾收集

這是最簡(jiǎn)單的垃圾收集算法。此算法把“對(duì)象是否不再需要”簡(jiǎn)化定義為“對(duì)象有沒(méi)有其他對(duì)象引用到它”。如果沒(méi)有引用指向該對(duì)象（零引用），對(duì)象將被垃圾回收機(jī)制回收。

例如

復(fù)制代碼代碼如下:

var o = {
a: {
b:2
}
};
// 兩個(gè)對(duì)象被創(chuàng)建，一個(gè)做為另一個(gè)的屬性被引用，另一個(gè)被分配給變量o
// 很顯然，沒(méi)有一個(gè)可以被垃圾收集

var o2 = o; // o2變量是第二個(gè)對(duì)“這個(gè)對(duì)象”的引用
o = 1; // 現(xiàn)在，“這個(gè)對(duì)象”的原始引用o被o2替換了

var oa = o2.a; // 引用“這個(gè)對(duì)象”的a屬性
// 現(xiàn)在，“這個(gè)對(duì)象”有兩個(gè)引用了，一個(gè)是o2，一個(gè)是oa

o2 = "yo"; // 最初的對(duì)象現(xiàn)在已經(jīng)是零引用了
// 他可以被垃圾回收了
// 然而它的屬性a的對(duì)象還在被oa引用，所以還不能回收

oa = null; // a屬性的那個(gè)對(duì)象現(xiàn)在也是零引用了
// 它可以被垃圾回收了

限制：循環(huán)引用

這個(gè)簡(jiǎn)單的算法有一個(gè)限制，就是如果一個(gè)對(duì)象引用另一個(gè)（形成了循環(huán)引用），他們可能“不再需要”了，但是他們不會(huì)被回收。

復(fù)制代碼代碼如下:

function f(){
var o = {};
var o2 = {};
o.a = o2; // o 引用 o2
o2.a = o; // o2 引用 o

return "azerty";
}

f();
// 兩個(gè)對(duì)象被創(chuàng)建，并互相引用，形成了一個(gè)循環(huán)
// 他們被調(diào)用之后不會(huì)離開函數(shù)作用域
// 所以他們已經(jīng)沒(méi)有用了，可以被回收了
// 然而，引用計(jì)數(shù)算法考慮到他們互相都有至少一次引用，所以他們不會(huì)被回收

實(shí)際當(dāng)中的例子

IE 6, 7 對(duì)DOM對(duì)象進(jìn)行引用計(jì)數(shù)回收。對(duì)他們來(lái)說(shuō)，一個(gè)常見(jiàn)問(wèn)題就是內(nèi)存泄露：

復(fù)制代碼代碼如下:

var div = document.createElement("div");
div.onclick = function(){
  doSomething();
}; 
// div有了一個(gè)引用指向事件處理屬性onclick
// 事件處理也有一個(gè)對(duì)div的引用可以在函數(shù)作用域中被訪問(wèn)到
// 這個(gè)循環(huán)引用會(huì)導(dǎo)致兩個(gè)對(duì)象都不會(huì)被垃圾回收

標(biāo)記-清除算法

這個(gè)算法把“對(duì)象是否不再需要”簡(jiǎn)化定義為“對(duì)象是否可以獲得”。

這個(gè)算法假定設(shè)置一個(gè)叫做根的對(duì)象（在Javascript里，根是全局對(duì)象）。定期的，垃圾回收器將從根開始，找所有從根開始引用的對(duì)象，然后找這些對(duì)象引用的對(duì)象……從根開始，垃圾回收器將找到所有可以獲得的對(duì)象和所有不能獲得的對(duì)象。

這個(gè)算法比前一個(gè)要好，因?yàn)椤坝辛阋玫膶?duì)象”總是不可獲得的，但是相反卻不一定，參考“循環(huán)引用”。

從2012年起，所有現(xiàn)代瀏覽器都使用了標(biāo)記-清除垃圾回收算法。所有對(duì)JavaScript垃圾回收算法的改進(jìn)都是基于標(biāo)記-清除算法的改進(jìn)，并沒(méi)有改進(jìn)標(biāo)記-清除算法本身和它對(duì)“對(duì)象是否不再需要”的簡(jiǎn)化定義。

循環(huán)引用不再是問(wèn)題了

在上面的示例中，函數(shù)調(diào)用返回之后，兩個(gè)對(duì)象從全局對(duì)象出發(fā)無(wú)法獲取。因此，他們將會(huì)被垃圾回收器回收。
第二個(gè)示例同樣，一旦 div 和其事件處理無(wú)法從根獲取到，他們將會(huì)被垃圾回收器回收。

限制: 對(duì)象需要明確的不可獲得

盡管這是一個(gè)限制，但是很少會(huì)被突破，這也就是為什么在現(xiàn)實(shí)中很少人會(huì)去關(guān)心垃圾回收機(jī)制。

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