JavaScript性能优化 -- 原理及代码优化

JavaScript内存管理

内存管理介绍

• 内存：由读写单元组成，表示一片可操作的空间
• 管理：人为的去操作一片空间的申请、使用和释放
• 内存管理：开发者主动申请空间、使用空间、释放空间
• 管理流程：申请 – 使用 – 释放

JavaScript的垃圾回收

JavaScript的垃圾

• JavaScript 中内存管理是自动的
• 对象不再被引用时是垃圾
• 对象不能从根上访问到时是垃圾

JavaScript 中的可达对象

• 可以访问到的对象就是可达对象（引用、作用域链）
• 可达的标准就是从根出发是否能够被找到
• JavaScript中的根就可以理解为是全局变量对象

GC算法介绍

GC 定义与作用

• GC就是垃圾回收机制的简写
• GC可以找到内存中的垃圾、并释放和回收空间

GC 里的垃圾是什么

• 程序中不再需要使用的对象
• 程序中不能再访问到的对象

GC算法是什么

• GC是一种机制，垃圾回收器完成具体的工作
• 工作的内容就是查找垃圾释放空间、回收空间
• 算法就是工作时查找和回收所遵循的规则

常见GC算法

• 引用计数
• 标记清除
• 标记整理
• 分代回收

引用计数算法实现原理

引用计数算法

• 核心思想：设置引用数，判断当前引用数是否为 0
• 引用计数器
• 引用关系发生改变时修改引用数字
• 引用数字为 0 时立即回收

引用计数算法优缺点

引用计数算法优点

• 发现垃圾时立即回收
• 最大限度减少程序暂停

引用计数算法缺点

• 无法回收循环引用的对象
• 时间开销大

标记清除算法实现原理

标记清除算法

• 核心思想：分标记和清除二个阶段完成
• 遍历所有对象找标记活动对象
• 遍历所有对象清除没有标记对象
• 回收相应的空间

标记清除算法优缺点

标记清除算法优点

• 可以回收循环引用的对象

标记清除算法缺点

• 容易产生碎片化空间，浪费空间
• 不会立即回收垃圾对象

标记整理算法实现原理

标记整理算法原理

• 标记整理可以看做是标记清除的增强
• 标记阶段的操作和标记清除一致
• 清除阶段会先执行整理，移动对象位置

标记整理算法优缺点

标记整理算法优点

• 减少碎片化空间

标记整理算法缺点

• 不会立即回收垃圾对象

认识V8

认识V8

• V8 是一款主流的JavaScript执行引擎
• V8 采用即时编译
• V8 内存设限 （64位操作系统一般不超过1.5G，32位不超过800M）

V8 垃圾回收策略

• 采用分代回收的思想
• 内存分为新生代、老生代
• 针对不同对象采用不同算法

V8 中常用的 GC 算法

• 分代回收
• 空间复制
• 标记清除
• 标记整理
• 标记增量

V8 如何回收新生代对象

V8 内存分配

• V8 内存空间一分为二
• 小空间用于存储新生代对象 （32M | 16M）
• 新生代指的是存活时间较短的对象

新生代对象回收实现

• 回收过程采用复制算法 + 标记整理
• 新生代内存区分为二个等大小空间
• 使用空间为 From，空闲空间为 To
• 活动对象存储于 From 空间
• 标记整理后将活动对象拷贝至 To
• From 与 To 交换空间完成释放

回收细节说明

• 拷贝过程中可能出现晋升
• 晋升就是将新生代对象移动至老生代
• 一轮 GC 还存活的新生代需要晋升
• To 空间的使用率超过 25%

V8 如何回收老生代对象

老生代对象说明

• 老生代对象存放在右侧老生代区域
• 64 位操作系统 1.4G，32位操作系统 700M
• 老生代对象就是指存活时间较长的对象

老生代对象回收实现

• 主要采用标记清除、标记整理、增量标记算法
• 首先使用标记清除完成垃圾空间的回收
• 采用标记整理进行空间优化
• 采用增量标记进行效率优化

细节对比

• 新生代区域垃圾回收使用空间换时间
• 老生代区域垃圾回收不适合复制算法

Performance工具介绍

为什么使用 Performance

• GC的目的是为了实现内存空间的良性循环
• 良性循环的基石是合理使用
• 时刻关注才能确定是否合理
• Performance 提供多种监控方式

Performance 使用步骤

• 打开浏览器输入目标网址
• 进入开发人员工具面板，选择性能
• 开启录制功能，访问具体界面
• 执行用户行为，一段时间后停止录制
• 分析界面中记录的内存信息

内存问题的外在表现

• 页面出现延迟加载或经常性暂停
• 页面持续性出现糟糕的性能
• 页面的性能随时间延长越来越差

监控内存的几种方式

界定内存问题的标准

• 内存泄露：内存使用持续升高
• 内存膨胀：在多数设备上都存在性能问题
• 频繁垃圾回收：通过内存变化图来分析

监控内存的几种方式

• 浏览器任务管理器（shift + Esc）
• Timeline 时序图记录 （开发者工具 - 性能 - 内存）
• 堆快照查找分离 DOM （开发者工具 - 内存 - 堆快照）
• 判断是否存在频繁的垃圾回收

为什么确定频繁垃圾回收

• GC工作时应用程序是停止的
• 频繁且过长的 GC 会导致应用假死
• 用户使用中感知应用卡顿

确定频繁的垃圾回收

• Timeline 中频繁的上升下降
• 任务管理器中数据频繁的增加减少

代码优化介绍

如何精准测试 JavaScript 性能

• 本质上就是采集大量的执行样本进行数学统计和分析
• 使用基于 Benchmark.js 的 https://jsperf.com 完成

Jsperf 使用流程

• 使用 GitHub 账号登录
• 填写个人信息 （非必须）
• 填写详细的测试用例信息 （title、slug）
• 填写准备代码 （DOM 操作时经常使用）
• 填写必要有 setup 与 teardown 代码
• 填写测试代码片段

慎用全局变量

为什么要慎用

• 全局变量定义在全局执行上下文，是所有作用域链的顶端
• 全局执行上下文一直存在于上下文执行栈，直到程序退出
• 如果某个局部作用域出现了同名变量则会遮蔽或污染全局

缓存全局变量

• 将使用中无法避免的全局变量缓存到局部

通过原型新增方法

• 在原型对象上新增实例对象需要的方法

避开闭包陷阱

闭包特点

• 外部具有指向内部的引用
• 在 “外” 部作用域访问 “内” 部作用域的数据

关于闭包

• 闭包是一种强大的语法
• 闭包使用不当很容易出现内存泄露
• 不要为了闭包而闭包

避免属性访问方法使用
JavaScript 中的面向对象

• JS 不需属性的访问方法，所有属性都是外部可见的
• 使用属性访问方法只会增加一层重定义，没有访问的控制力

  function Person(){
  	this.name = 'icoder'
  	this.age = 18
  	this.getAge:function(){
  		return this.age
  	}
  }
  const p1 = new Person()
  const a = p1.getAge()
  
  function Person(){
  	this.name = 'icoder'
  	this.age = 18
  }
  const p2 = new Person()
  const b = p2.age
  

For 循环优化

var btns = document.getElementByClassName('btn')

for(var i = 0; i

采用最优循环方式

var arr = [1,2,34,30,6]

arr.forEach(function(item){
	console.log(item)
})

for(var i = arr.length; i; i--){
	console.log(arr[i])
}

for(var i in arr){
	console.log(arr[i])
}

节点添加优化

• 节点的添加操作必然会有回流和重绘

  for(var i = 0; i<10; i++){
  	var op = document.createElement('p')
  	op.innerHTML = i
  	document.body.appendChild(op)
  }
  
  const fragEle = document.createDocumentFragment()
  for(var i = 0; i<10; i++){
  	var op = document.createElement('p')
  	op.innerHTML = i
  	fragEle.appendChild(op)
  }
  document.body.appendChild(fragEle)
  

克隆优化节点操作

for(var i = 0; i<3; i++){
	var op = document.createElement('p')
	op.innerHTML = i
	document.body.appendChild(op)
}

var oldP = document.getElementById('box1')
for(var i = 0; i<3; i++){
	var newP = oldP.cloneNode(false)
	newP.innerHTML = i
	document.body.appendChild(newP)
}

直接量替换 Object 操作

var a = [1, 2, 3]

var a1 = new Array(3)
a1[0] = 1
a1[1] = 2
a1[2] = 3

JSBench 使用

• 测试代码的速度性能
• 网站地址: jsbench.me,

堆栈中代码执行流程

减少判断层级

function doSomething(part, chapter){
	const parts = ['ES2016', '工程化', 'Vue', 'React', 'Node']
	if(part){
		if(parts.includes(part)){
			console.log('属于当前课程')
			if(chapter > 5){
				console.log('您需要提供 VIP 身份')
			}
		}
	}else{
		console.log('请确认模块信息')
	}
}
doSomething('ES2016'， 6)

function doSomething(part, chapter){
	const parts = ['ES2016', '工程化', 'Vue', 'React', 'Node']
	if(!part){
		console.log('请确认模块信息')
		return
	}
	if(!parts.includes(part)) return
	console.log('属于当前课程')
	if(chapter > 5){
		console.log('您需要提供 VIP 身份')
	}
}
doSomething('ES2016'， 6)

减少作用域链查找层级

var name = 'zce'
function foo(){
	name = 'zce666' //这里的name是属于全局的
	function baz(){
		var age = 38
		console.log(age)
		console.log(name)
	}
	baz()
}
foo()

var name = 'zce'
function foo(){
	var name = 'zce666'
	function baz(){
		var age = 38
		console.log(age)
		console.log(name)
	}
	baz()
}
foo()

减少数据读取次数

var oBox = document.getElementById('skip')

// function hasEle(ele, cls){
// 	return ele.className == cls
// }

function hasEle(ele, cls){
	var clsname = ele.className
	return clsname == cls
}
hasEle(oBox, 'skip')

字面量与构造式

• 字面量的声明执行效率大于构造式

  let test = () => {
  	let obj = new Object()
  	obj.name = 'zce'
  	obj.age = 18
  	obj.slogan = '我为前端而活'
  	return obj
  }
  
  let test = () => {
  	let obj = {
  		name: 'zce',
  		age: 18,
  		slogan: '我为前端而活'
  	}
  	return obj
  }
  test()
  
  var str1 = 'zrc我为前端而活'
  var str2 = new String('zrc我为前端而活') 
  

减少循环体活动

• 将固定不变的值抽离到循环体外部
• while循环的改造

  var test = () => {
  	var i
  	var arr = ['zce', 38, '我为前端而活']
  	for(i = 0; i {
  	var i
  	var arr = ['zce', 38, '我为前端而活']
  	var len = arr.length
  	for(i = 0; i {
  	var arr = ['zce', 38, '我为前端而活']
  	var len = arr.length
  	while(len--){
  		console.log(arr[len])
  	}
  }
  test()
  

减少声明及语句数

//减少声明
var oBox = document.getElementById('box')
var test = (ele) => {
	let w = ele.offsetWidth
	let h = ele.offsetHeight
	return w * h
}

var test = (ele) => {
	return ele.offsetWidth * ele.offsetHeight
}
console.log(test(oBox))

//减少语句数
var test = () => {
	var name = 'zce'
	var age = 18
	var slogan = '我为前端而活'
	return name + age + slogan
}

var test = () => {
	var name = 'zce',
		age = 18,
		slogan = '我为前端而活'
	return name + age + slogan
}
console.log(test())

惰性函数与性能

var oBtn = document.getElementById('btn')
 function foo (){
	 console.log(this)
 }
 
// function addEvent(obj, type, fn){
// 	if(obj.addEventListener){
// 		obj.addEventListener(type, fn, false)
// 	}else if(obj.attachEvent){
// 		obj.attachEvent('on' + type, fn)
// 	}else{
// 		obj['on' + type] = fn
// 	}
// }

function addEvent(obj, type, fn){
	if(obj.addEventListener){
		addEvent = obj.addEventListener(type, fn, false)
	}else if(obj.attachEvent){
		addEvent = obj.attachEvent('on' + type, fn)
	}else{
		addEvent = obj['on' + type] = fn
	}
	return addEvent
}

addEvent(oBtn, 'click', foo)

采用事件委托

var list = document.querySelector('li')
// function showTxt(ev){
// 	console.log(ev.target.innerHTML)
// }
// for(let item of list){
// 	item.onclick = showTxt
// }

var oUl = document.getElementById('ul')
oUl.addEventListener('click', showTxt, true)
function showTxt(ev){
	var obj = ev.target
	if(obj.nodeName.toLowerCase() === 'li'){
		console.log(obj.innerHTML)
	}
}