学习时间:2020.05.26
学习章节:《你不知道的 WeakMap》
原文主要复习了“JavaScript垃圾回收机制”,“Map/WeakMap区别”和“WeakMap 属性和方法”。这很好弥补被我忽视的知识点。
另外,我们可以通过原文,以相同方式再去学 Set/WeakSet,效果会更好,本文后面也会介绍到。
总结开始,先看原文大纲:
在开始介绍 WeakMap 之前,先复习一遍 JavaScript 中垃圾回收机制,这跟后面的 WeakMap/WeakSet 关系较大。
垃圾回收(Garbage Collection,缩写为GC)是一种自动的存储器管理机制。当某个程序占用的一部分内存空间不再被这个程序访问时,这个程序会借助垃圾回收算法向操作系统归还这部分内存空间。垃圾回收器可以减轻程序员的负担,也减少程序中的错误。垃圾回收最早起源于LISP语言。
目前许多语言如Smalltalk、Java、C#和D语言都支持垃圾回收器,我们熟知的 JavaScript 具有自动垃圾回收机制。
在 JavaScript 中,原始类型的数据被分配到栈空间中,引用类型的数据会被分配到堆空间中。
当函数 showName
调用完成后,通过下移 ESP(Extended Stack Pointer)指针,来销毁 showName
函数,之后调用其他函数时,将覆盖掉旧内存,存放另一个函数的执行上下文,实现垃圾回收。
图片来自《浏览器工作原理与实践》
堆中数据垃圾回收策略的基础是:代际假说(The Generational Hypothesis)。即:
这两个特点不仅仅适用于 JavaScript,同样适用于大多数的动态语言,如 Java、Python 等。
V8 引擎将堆空间分为新生代(存放生存时间短的对象)和老生代(存放生存时间长的对象)两个区域,并使用不同的垃圾回收器。
不管是哪种垃圾回收器,都使用相同垃圾回收流程:标记活动对象和非活动对象,回收非活动对象的内存,最后内存整理。
**
使用 Scavenge 算法处理,将新生代空间对半分为两个区域,一个对象区域,一个空闲区域。
图片来自《浏览器工作原理与实践》
执行流程:
当然,这也存在一些问题:若复制操作的数据较大则影响清理效率。
JavaScript 引擎的解决方式是:将新生代区域设置得比较小,并采用对象晋升策略(经过两次回收仍存活的对象,会被移动到老生区),避免因为新生代区域较小引起存活对象装满整个区域的问题。
分为:标记 - 清除(Mark-Sweep)算法,和标记 - 整理(Mark-Compact)算法。
a)标记 - 清除(Mark-Sweep)算法
过程:
图片来自《浏览器工作原理与实践》
b)标记 - 整理(Mark-Compact)算法
过程:
1.《图解Java 垃圾回收机制》
2.《MDN 内存管理》
WeakMap
结构与 Map
结构类似,也是用于生成键值对的集合。
区别:
Map
对象的键可以是任何类型,但 WeakMap
对象中的键只能是对象引用( null
除外);const map = new WeakMap();
map.set(1, 2)
// TypeError: 1 is not an object!
map.set(Symbol(), 2)
// TypeError: Invalid value used as weak map key
map.set(null, 2)
// TypeError: Invalid value used as weak map key
WeakMap
不能包含无引用的对象,否则会被自动清除出集合(垃圾回收机制);WeakMap
对象没有 size
属性,是不可枚举的,无法获取集合的大小。const map = new WeakMap();
const user1 = {name: 'leo'};
const user2 = {name: 'pingan'};
map.set(user1, 'good~');
map.set(user2, 'hello');
map.map(item => console.log(item))
//Uncaught TypeError: map.map is not a function
1.赋值和搜索操作都是 O(n) 的时间复杂度,因为这两个操作都需要遍历全部整个数组来进行匹配。
2.可能会导致内存泄漏,因为数组会一直引用着每个键和值。
相比之下, WeakMap
持有的是每个键对象的 “弱引用”,这意味着在没有其他引用存在时垃圾回收能正确进行。 原生 WeakMap
的结构是特殊且有效的,其用于映射的 key 只有在其没有被回收时才是有效的。
当数据量越大,则垃圾回收效果越明显。
通过命令行执行 node --expose-gc weakmap.js
查看对比效果。
其中 --expose-gc
参数表示允许手动执行垃圾回收机制。
// weakmap.js
const objNum = 10 * 1024 * 1024;
const useType = 1; // 修改 useType 值来测试Map和WeakMap
const curType = useType == 1 ?"【Map】" : "【WeakMap】";
let arr = new Array(objNum);
function usageSize() {
const used = process.memoryUsage().heapUsed;
return Math.round((used / 1024 / 1024) * 100) / 100 + "M";
}
if (useType == 1) {
global.gc();
console.log(objNum + '个' + curType + '占用内存:' + usageSize());
const map = new Map();
map.set(arr, 1);
global.gc();
console.log(objNum + '个' + curType + '占用内存:' + usageSize());
arr = null;
global.gc();
console.log(objNum + '个' + curType + '占用内存:' + usageSize());
console.log("=====")
} else {
global.gc();
console.log(objNum + '个' + curType + '占用内存:' + usageSize());
const map = new WeakMap();
global.gc();
console.log(objNum + '个' + curType + '占用内存:' + usageSize());
arr = null;
global.gc();
console.log(objNum + '个' + curType + '占用内存:' + usageSize());
console.log("=====")
}
WeakMap
对象是一组键/值对的集合,其中的键是 弱引用 的。
WeakMap 的 key 只能是 Object 类型。
** 原始数据类型是不能作为 key 的(比如 Symbol)。WeakMap
只有四个方法可用:get()
、set()
、has()
、delete()
。
具体属性和方法介绍,可查看 《MDN WeakMap》。
原文中介绍了“通过 WeakMap 缓存计算结果”和“在 WeakMap 中保留私有数据”两种应用场景。
另外还有一种比较常见的场景:以 DOM节点作为键名的场景。
场景1:当我们想要为DOM添加数据时,可使用 WeakMap
。
好处在于,当DOM元素移除时,对应 WeakMap 记录也会自动移除:
<div id="WeakMap">div>
const wm = new WeakMap();
const weakMap = document.getElementById('WeakMap');
wm.set(weakMap, 'some information');
wm.get(weakMap) //"some information"
场景2:当我们想要为DOM元素添加事件监听时,可使用 WeakMap
。
<button id="button1">按钮1button>
<button id="button2">按钮2button>
const button1 = document.getElementById('button1');
const button2 = document.getElementById('button2');
const handler1 = () => { console.log("button1 被点击") };
const handler2 = () => { console.log("button2 被点击") };
// 代码1
button1.addEventListener('click', handler1, false);
button2.addEventListener('click', handler2, false);
// 代码2
const listener = new WeakMap();
listener.set(button1, handler1);
listener.set(button2, handler2);
button1.addEventListener('click', listener.get(button1), false);
button2.addEventListener('click', listener.get(button2), false);
代码2比起代码1的好处是:由于监听函数是放在 WeakMap 里面,
则一旦 DOM 对象button1 / button2消失,与它绑定的监听函数handler1和handler2 也会自动消失。
WeakSet
结构与 Set
类似,也是不重复的值的集合。
区别:
WeakSet
的成员只能是对象,而不能是其他类型的值;const ws = new WeakSet();
ws.add(1)
// TypeError: Invalid value used in weak set
ws.add(Symbol())
// TypeError: invalid value used in weak set
WeakSet
中的对象都是弱引用,即垃圾回收机制不考虑 WeakSet
对该对象的引用;WeakSet
对象没有 size
属性,是不可枚举的,无法获取集合的大小。通过命令行执行 node --expose-gc weakset.js
查看对比效果。
// weakset.js
const objNum = 5000 * 1024;
const useType = 1;
const curType = useType == 1 ?"【Set】" : "【WeakSet】";
let obj = [];
for (let k = 0; k < objNum; k++) {
obj[k] = {}
}
function usageSize() {
const used = process.memoryUsage().heapUsed;
return Math.round((used / 1024 / 1024) * 100) / 100 + "M";
}
if (useType == 1) {
global.gc();
console.log(objNum + '个' + curType + '占用内存:' + usageSize());
const sets = new Set([...obj]);
global.gc();
console.log(objNum + '个' + curType + '占用内存:' + usageSize());
obj = null;
global.gc();
console.log(objNum + '个' + curType + '占用内存:' + usageSize());
console.log("=====")
} else {
global.gc();
console.log(objNum + '个' + curType + '占用内存:' + usageSize());
const sets = new WeakSet(obj);
global.gc();
console.log(objNum + '个' + curType + '占用内存:' + usageSize());
obj = null;
global.gc();
console.log(objNum + '个' + curType + '占用内存:' + usageSize());
console.log("=====")
}
本文首先复习了《你不知道的 WeakMap》中核心知识点,重新回顾了“垃圾回收机制”,“Map VS WeakMap”和“WeakMap 介绍和应用”,最后延伸复习了“Set/WeakSet”相关知识点。
在实际业务开发中,最好也能考虑垃圾回收机制的合理使用,这也是提升产品性能的一个非常常用的方式。
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