Javascript之内存空间

堆与栈

我们都知道:在计算机领域中,堆栈是两种数据结构,它们只能在一端(称为栈顶(top))对数据项进行插入和删除。

堆:队列优先,先进先出;由操作系统自动分配释放 ,存放函数的参数值,局部变量的值等。其操作方式类似于数据结构中的栈。
栈:先进后出;动态分配的空间 一般由程序员分配释放, 若程序员不释放,程序结束时可能由OS回收,分配方式倒是类似于链表。

栈内存(变量对象)与基本数据类型

JavaScript中的数据类型大致分为,基本数据类型与引用数据类型

  1. 基本类型:Undefined、Null、Boolean、Number 和 String,这5中基本数据类型可以直接访问,他们是按照值进行分配的,存放在栈(stack)内存中的简单数据段,数据大小确定,内存空间大小可以分配。
  2. 引用类型:即存放在堆(heap)内存中的对象,变量实际保存的是一个指针,这个指针指向另一个位置。
demo01
var a  = 20;
var b  = a;
b = 30;
console.log(a);//20

上面这段代码指的是,在变量对象中执行数据复制的时候,其实系统会自动为新的变量在栈中分配一个新的值,所以a与b其实已经是完全独立的两个变量,只是值一样而已。


示意图

堆内存与引用数据类型

javascript中的引用数据类型是存放在堆内存中的,但是不同于变量对象,javascript是不允许直接访问堆内存中的数据,所以如果我们要访问引用数据类型的时候,采用的是按引用访问,其实就是在变量对象中存放了一个指向对象的句柄,可以理解为一个地址,要访问堆内存中的对象,就要通过这个引用句柄来访问,例如上图中的d变量,就是一个指向对象的地址。

demo02
var m = { a:10,b:20};
var n = m;  // 也就是我们熟知的浅拷贝
n.a = 15;
console.log(m.a);//15

上面这段代码指的是执行引用类型数据的复制时,在变量对象中会分配一个新的值,来存放新的变量,但是这两个变量的地址是一样的,相当于指向的对象是一样的,所以各自改变对象里面的属性值,会互相影响,如下图


示意图

内存泄漏

程序的运行需要内存。只要程序提出要求,操作系统或者运行时(runtime)就必须供给内存。

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。不再用到的内存,没有及时释放,就叫做内存泄漏(memory leak)。

内存生命周期

不管什么程序语言,内存生命周期基本是一致的:

  1. 分配你所需要的内存
  2. 使用分配到的内存(读、写)
  3. 不需要时将其释放\归还

在所有语言中第一和第二部分都很清晰。最后一步在底层语言中很清晰,但是在像JavaScript 等上层语言中,这一步是隐藏的。

垃圾回收机制

垃圾回收机制怎么知道,哪些内存不再需要呢?

最常使用的方法叫做"引用计数"(reference counting):语言引擎有一张"引用表",保存了内存里面所有的资源(通常是各种值)的引用次数。如果一个值的引用次数是0,就表示这个值不再用到了,因此可以将这块内存释放。

引用表

上图中,左下角的两个值,没有任何引用,所以可以释放。

如果一个值不再需要了,引用数却不为0,垃圾回收机制无法释放这块内存,从而导致内存泄漏。

const arr = [1, 2, 3, 4];
console.log('hello world');

上面代码中,数组[1, 2, 3, 4]是一个值,会占用内存。变量arr是仅有的对这个值的引用,因此引用次数为1。尽管后面的代码没有用到arr,它还是会持续占用内存。

如果增加一行代码,解除arr对[1, 2, 3, 4]引用,这块内存就可以被垃圾回收机制释放了。

let arr = [1, 2, 3, 4];
console.log('hello world');
arr = null;

上面代码中,arr重置为null,就解除了对[1, 2, 3, 4]的引用,引用次数变成了0,内存就可以释放出来了。

在局部作用域中,等函数执行完毕,变量就没有存在的必要了,js垃圾回收机制很快做出判断并且回收,但是对于全局变量,很难判断什么时候不用,所以,经验之谈就是,尽量少使用全局变量。

我们在使用闭包的时候,就会造成严重的内存泄漏,因为闭包的原因,局部变量会一直保存在内存中,所以在使用闭包的时候,要多加小心。

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