淡看云卷

js 内存管理

前言：

像C语言这样的底层语言一般都有底层的内存管理接口，比如 malloc()和free()。相反，JavaScript是在创建变量（对象，字符串等）时自动进行了分配内存，并且在不使用它们时“自动”释放。释放的过程称为垃圾回收。这个“自动”是混乱的根源，并让JavaScript（和其他高级语言）开发者错误的感觉他们可以不关心内存管理。

1、js内存空间的分配

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。

基本类型：--> 栈内存（不包含闭包中的变量）

引用类型：--> 堆内存这里简单解释一下闭包为什么不在堆内存

function getTime() {
  let time = '2019'
  function returnTime() {
      return time
  }
  return returnTime
}

闭包的简单定义：一个函数使用了另一个函数的变量，这个函数就是闭包

函数 getTime弹出调用栈后，函数 getTime 中的变量这时候是存储在堆上的，所以函数returnTime依旧能引用到函数getTime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。

2、内存生命周期

a、分配你所需要的内存
b、使用分配到的内存（读、写）
c、不需要时将其释放、归还

a、值的初始化

为了不让程序员费心分配内存，JavaScript 在定义变量时就完成了内存分配。

var n = 123; // 给数值变量分配内存
var s = "azerty"; // 给字符串分配内存

var o = {
  a: 1,
  b: null
}; // 给对象及其包含的值分配内存

// 给数组及其包含的值分配内存（就像对象一样）
var a = [1, null, "abra"]; 

function f(a){
  return a + 2;
} // 给函数（可调用的对象）分配内存

// 函数表达式也能分配一个对象
someElement.addEventListener('click', function(){
  someElement.style.backgroundColor = 'blue';
}, false);

通过函数调用分配内存

有些函数调用结果是分配对象内存：

var d = new Date(); // 分配一个 Date 对象

var e = document.createElement('div'); // 分配一个 DOM 元素

有些方法分配新变量或者新对象：

var s = "azerty";
var s2 = s.substr(0, 3); // s2 是一个新的字符串
// 因为字符串是不变量，
// JavaScript 可能决定不分配内存，
// 只是存储了 [0-3] 的范围。

var a = ["ouais ouais", "nan nan"];
var a2 = ["generation", "nan nan"];
var a3 = a.concat(a2); 
// 新数组有四个元素，是 a 连接 a2 的结果

b、值的使用

使用值的过程实际上是对分配内存进行读取与写入的操作。读取与写入可能是写入一个变量或者一个对象的属性值，甚至传递函数的参数。

c、当内存不再需要使用时释放

大多数内存管理的问题都在这个阶段。在这里最艰难的任务是找到“哪些被分配的内存确实已经不再需要了”。它往往要求开发人员来确定在程序中哪一块内存不再需要并且释放它。

高级语言解释器嵌入了“垃圾回收器”，它的主要工作是跟踪内存的分配和使用，以便当分配的内存不再使用时，自动释放它。这只能是一个近似的过程，因为要知道是否仍然需要某块内存是无法判定的（无法通过某种算法解决）。

3、内存回收

JavaScript有自动垃圾收集机制，垃圾收集器会每隔固定的时间段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。

4、垃圾回收算法

a、引用计数垃圾收集

这是最初级的垃圾收集算法。此算法把“对象是否不再需要”简化定义为“对象有没有其他对象引用到它”。如果没有引用指向该对象（零引用），对象将被垃圾回收机制回收。

var o = { 
  a: {
    b:2
  }
}; 
// 两个对象被创建，一个作为另一个的属性被引用，另一个被分配给变量o
// 很显然，没有一个可以被垃圾收集


var o2 = o; // o2变量是第二个对“这个对象”的引用

o = 1;      // 现在，“这个对象”的原始引用o被o2替换了

var oa = o2.a; // 引用“这个对象”的a属性
// 现在，“这个对象”有两个引用了，一个是o2，一个是oa

o2 = "yo"; // 最初的对象现在已经是零引用了
           // 他可以被垃圾回收了
           // 然而它的属性a的对象还在被oa引用，所以还不能回收

oa = null; // a属性的那个对象现在也是零引用了
           // 它可以被垃圾回收了

限制：循环引用

该算法有个限制：无法处理循环引用的事例。在下面的例子中，两个对象被创建，并互相引用，形成了一个循环。它们被调用之后会离开函数作用域，所以它们已经没有用了，可以被回收了。然而，引用计数算法考虑到它们互相都有至少一次引用，所以它们不会被回收。

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

  return "azerty";
}

f();

实际例子

IE 6, 7 使用引用计数方式对 DOM 对象进行垃圾回收。该方式常常造成对象被循环引用时内存发生泄漏：

var div;
window.onload = function(){
  div = document.getElementById("myDivElement");
  div.circularReference = div;
  div.lotsOfData = new Array(10000).join("*");
};

在上面的例子里，myDivElement 这个 DOM 元素里的 circularReference 属性引用了 myDivElement，造成了循环引用。如果该属性没有显示移除或者设为 null，引用计数式垃圾收集器将总是且至少有一个引用，并将一直保持在内存里的 DOM 元素，即使其从DOM 树中删去了。如果这个 DOM 元素拥有大量的数据 (如上的 lotsOfData 属性)，而这个数据占用的内存将永远不会被释放。

b、标记-清除算法

这个算法把“对象是否不再需要”简化定义为“对象是否可以获得”。

这个算法假定设置一个叫做根（root）的对象（在Javascript里，根是全局对象）。垃圾回收器将定期从根开始，找所有从根开始引用的对象，然后找这些对象引用的对象……从根开始，垃圾回收器将找到所有可以获得的对象和收集所有不能获得的对象。

1、垃圾回收器创建了一个“roots”列表。roots 通常是代码中全局变量的引用。JavaScript 中，“window” 对象是一个全局变量，被当作 root 。window 对象总是存在，因此垃圾回收器可以检查它和它的所有子对象是否存在（即不是垃圾）；
2、所有的 roots 被检查和标记为激活（即不是垃圾）。所有的子对象也被递归地检查。从 root 开始的所有对象如果是可达的，它就不被当作垃圾。
3、所有未被标记的内存会被当做垃圾，收集器现在可以释放内存，归还给操作系统了。

这个算法比前一个要好，因为“有零引用的对象”总是不可获得的，但是相反却不一定，参考“循环引用”。

从2012年起，所有现代浏览器都使用了标记-清除垃圾回收算法。所有对JavaScript垃圾回收算法的改进都是基于标记-清除算法的改进，并没有改进标记-清除算法本身和它对“对象是否不再需要”的简化定义。

循环引用不再是问题了

在上面的示例中，函数调用返回之后，两个对象从全局对象出发无法获取。因此，他们将会被垃圾回收器回收。第二个示例同样，一旦 div 和其事件处理无法从根获取到，他们将会被垃圾回收器回收。

限制: 那些无法从根对象查询到的对象都将被清除

尽管这是一个限制，但实践中我们很少会碰到类似的情况，所以开发者不太会去关心垃圾回收机制。

5、四种常见的JS内存泄漏

a、意外的全局变量

未定义的变量会在全局对象创建一个新变量，如下。

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

函数 foo 内部忘记使用 var ，实际上JS会把bar挂载到全局对象上，意外创建一个全局变量。

function foo(arg) {
    window.bar = "this is an explicit global variable";
}

另一个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）
// 而不是 undefined
foo();

解决方法：

在 JavaScript 文件头部加上 'use strict'，使用严格模式避免意外的全局变量，此时上例中的this指向undefined。如果必须使用全局变量存储大量数据时，确保用完以后把它设置为 null 或者重新定义。

b、被遗忘的计时器或回调函数

计时器setInterval代码很常见

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

上面的例子表明，在节点node或者数据不再需要时，定时器依旧指向这些数据。所以哪怕当node节点被移除后，interval 仍旧存活并且垃圾回收器没办法回收，它的依赖也没办法被回收，除非终止定时器。

var element = document.getElementById('button');
function onClick(event) {
    element.innerHTML = 'text';
}

element.addEventListener('click', onClick);

对于上面观察者的例子，一旦它们不再需要（或者关联的对象变成不可达），明确地移除它们非常重要。老的 IE 6 是无法处理循环引用的。因为老版本的 IE 是无法检测 DOM 节点与 JavaScript 代码之间的循环引用，会导致内存泄漏。

但是，现代的浏览器（包括 IE 和 Microsoft Edge）使用了更先进的垃圾回收算法（标记清除），已经可以正确检测和处理循环引用了。即回收节点内存时，不必非要调用 removeEventListener 了。

c、脱离 DOM 的引用

如果把DOM 存成字典（JSON 键值对）或者数组，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。那么将来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);
    // 更多逻辑
}
function removeButton() {
    // 按钮是 body 的后代元素
    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。
}

如果代码中保存了表格某一个的引用。将来决定删除整个表格的时候，直觉认为 GC 会回收除了已保存的以外的其它节点。实际情况并非如此：此是表格的子节点，子元素与父元素是引用关系。由于代码保留了的引用，导致整个表格仍待在内存中。所以保存 DOM 元素引用的时候，要小心谨慎。

d、闭包

闭包的关键是匿名函数可以访问父级作用域的变量。

var theThing = null;
var replaceThing = function () {
  var originalThing = theThing;
  var unused = function () {
    if (originalThing)
      console.log("hi");
  };

  theThing = {
    longStr: new Array(1000000).join('*'),
    someMethod: function () {
      console.log(someMessage);
    }
  };
};

setInterval(replaceThing, 1000);

每次调用 replaceThing ，theThing 得到一个包含一个大数组和一个新闭包（someMethod）的新对象。同时，变量 unused 是一个引用 originalThing的闭包（先前的 replaceThing 又调用了 theThing ）。someMethod 可以通过 theThing 使用，someMethod 与 unused 分享闭包作用域，尽管 unused 从未使用，它引用的 originalThing 迫使它保留在内存中（防止被回收）。