4.核心JavaScript笔记：变量、作用域、内存问题
本系列内容由ZouStrong整理收录
整理自《JavaScript权威指南（第六版）》，《JavaScript高级程序设计（第三版）》
JavaScript变量弱类型（松散类型）的本质，决定了它只是在特定时间用于保存特定值的一个名字而已（更确切的说，是内存中的一块空间）
一.基本类型和引用类型
在将一个值赋给变量时，解析器必须确定这个值是基本类型还是引用类型
1. 变量访问
- 基本数据类型是按值访问的，操作的是保存在变量中的实际的值
- 基本类型值在内存中占据固定大小的空间，因此被保存在栈内存中
- 基本类型值所在的变量被复制时，会创建该值的一个副本，此后，这两个变量可以参与任何操作而不会相互影响
- 基本类型值是不可变的
区别
- 引用数据类型（对象）是按引用访问的，变量中包含的不是对象本身，而是一个指向对象的引用（也叫指针，它保存在栈内存中），这个指针指向真实的对象（保存在堆内存）
- 引用数据类型值所在的变量被复制时，复制的其实是指针，导致两个变量最终都指向同一个对象，因此，改变其中一个变量中的对象，就会影响另一个变量保存的对象
- 引用类型值是可变的
2. 变量比较
对于保存基本类型值的变量，只要这两个变量保存的数据相同，就认为这两个变量是相同的，这是因为，基本类型值是按值访问，直接比较数据
var a="strong";
var b="strong";
a==b //true对于保存引用类型值的变量，尽管有时候两个变量保存的数据看起来相同，这两个变量也是不一定相同的（除非保存的是同一个对象的引用），因为任何两个独立的对象永不相等
var obj1 = new Object();
var obj2 = new Object();
obj1.name="zsz";
obj2.name="zsz";
obj1==obj2; //false
obj1.name==obj2.name; //true这是因为，对象是按引用访问的，除了比较值之外，还要比较引用的地址是否相同，由于每次创建对象都会实例化一个新对象，而两个独立对象的内存地址不同，所以导致不相同
3. 参数传递
虽然访问变量分为按值访问和按引用访问，但是函数的参数都是按值传递的：把函数外部的值复制给函数内部的参数，就和把值从一个变量复制到另一个变量一样
在向参数传递基本类型的值时，被传递的值会被复制给一个局部变量（arguments对象中的一个元素），在向参数传递引用类型的值时，会把这个值在栈内存中的地址（指针）复制给一个局部变量，因此这个局部变量的变化会反映在函数的外部
function setName(obj) {
obj.name = "Nicholas";
}
var person = new Object();
setName(person);
alert(person.name); //"Nicholas"在局部作用域中修改的对象会在全局作用域中反映出来，难道参数是按引用传递的？
function setName(obj) {
obj.name = "Nicholas";
obj = new Object(); //局部对象，函数结束后被销毁
obj.name = "Greg";
}
var person = new Object();
setName(person);
alert(person.name); //"Nicholas" 如果是按引用传递的，此处应该是Greg4. 类型检测
typeof运算符
typeof运算符通常是检测基本数据类型的最佳工具，但在检测引用类型的值时，这个操作符的用处不大，因为我们并不仅仅想知道某个值是对象，而是想进一步知道它是什么类型的对象
instanceof运算符
如果变量是给定引用类型（根据它的原型链来识别）的实例，那么instanceof运算符就会返回true
实例 instanceof 构造函数
person instanceof Object // 变量person中的值是Object的实例吗？
colors instanceof Array // 变量colors中的值是Array的实例吗？所有引用类型的值都是Object的实例。因此，在检测一个引用类型值和Object构造函数时，instanceof操作符始终会返回true
类特性检测
instanceof运算符并不会检查对象是否由构造函数初始化的，而回检查对象是否继承自构造函数的prototype
var a=[1,2,3];
a instanceof Array //true
a instanceof Object //true所以这个运算符也不保险，最准确的检测某个对象类型的方法——类特性检测（后述）
二. 作用域和作用域链
所有变量（或函数）都存在于一个作用域（执行环境）当中，这个作用域决定了变量的生命周期，以及哪一部分代码可以访问其中的变量
每个作用域都有一个与之关联的变量对象（variable object），作用域中定义的所有变量和函数都保存在这个对象中（无法直接访问这个变量对象）
1. 作用域（执行环境）
（现阶段而言）作用域只有全局作用域和函数作用域之分，ECMAScript6新增了块级（局部）作用域
全局作用域是最外围的一个作用域（在Web浏览器中，全局作用域是window对象，在NodeJS中，全局作用域是global对象），所有全局变量和函数都是作为window对象的属性和方法存在的
每个函数内部也都有自己的作用域，当函数被调用或执行时，函数的作用域就会被推入一个作用域栈中。而在函数执行完毕之后，栈将其作用域弹出，把控制权返回给之前的作用域（ECMAScript程序中的执行流正是由这个机制控制）
某个作用域中的所有代码执行完毕后，该作用域才会被销毁，保存在其中的所有变量和函数定义也随之销毁（全局作用域直到应用程序退出——例如关闭网页或浏览器——时才会被销毁）
作用域有助于确定应该何时释放内存
2. 作用域链
当代码在一个作用域中执行时，会创建由变量对象组成的一个作用域链（scope chain），作用域链的用途，用于搜索变量和函数，且保证对作用域有权访问的所有变量和函数的有序访问
作用域链的前端，始终都是当前代码所在作用域的变量对象。如果这个作用域是函数，则将其活动对象作为变量对象（活动对象在最开始时只包含一个属性，即arguments对象）作用域链中的下一个变量对象来自包含（外部）作用域，而再下一个变量对象则来自下一个包含作用域。这样，一直延续到全局作用域，全局作用域的变量对象（简称全局对象）始终都是作用域链中的最后一个对象
- 每个作用域都可以向上搜索作用域链，以查询变量和函数名
- 但任何作用域都不能通过向下搜索作用域链而进入另一个作用域
即函数的局部作用域不仅有权访问函数作用域中的变量，而且有权访问其包含（父）作用域，乃至全局作用域；全局作用域只能访问在全局作用域中定义的变量和函数，而不能直接访问局部作用域中的任何数据
标识符解析是沿着作用域链一级一级的向上查找的过程。搜索过程始终从作用域链的前端开始，然后逐级地向后回溯，直至找到标识符为止（如果找不到标识符，通常会导致错误发生）
3. 作用域链延长
通过在作用域链的前端临时增加一个变量对象，就可以延长作用域链，该变量对象会在代码执行后被移除
当执行流进入下列任何一个语句时，作用域链就会得到加长
- try/catch语句的catch块（会创建一个新的变量对象，其中包含的是被抛出的错误对象的声明）
- with语句
在with语句的代码块内部，每个变量首先被认为是一个局部变量，而如果在局部作用域中找不到该变量的定义，就会查询with指定的对象中是否有同名的属性（该对象成为了变量对象）如果发现了同名属性，则以该对象属性的值作为变量的值，否则，就继续沿着作用域链向上查找
with(document){
var write=3;
write("ss"); //报错，write是一个保存着数值的变量，不是函数
}
with(document){
write("strong"); //document.write("strong")
}
var write=3;
with(document){
write("strong"); //document.write("strong")
}虽然with延长了作用域链，但是with内部的代码并没有自己的作用域，其作用域仍然属于其外部执行环境
with(document){
var a=3;
}
alert(a); // 3由于width会延长作用域链，影响性能，因此严格模式下不允许使用with语句
4. 没有块级作用域
其他语言中，由花括号封闭的代码块都有自己的作用域，即花括号内的变量不能在外部访问到，JavaScript没有块级作用域
ECMAScript 6 新增了块级作用域（使用let声明）
5. 再谈变量声明
使用var声明的变量会自动被添加到最接近的作用域中。在函数内部，最接近的作用域就是函数的局部作用域；在with语句中，最接近的作用域是其外部作用域。如果初始化变量时没有使用var声明，该变量会自动被添加到全局作用域
因此，在初始化变量之前，一定要先声明（除非刻意创建全局），严格模式下，变量不经声明而直接使用会报错
访问局部变量要比访问全局变量更快，因为不用向上搜索作用域链（这也就是，为什么在创建立即执行函数时，会在实参部分传入window，document等本不需要传递的对象，就是为了减少查询的时间和次数，提高性能）
这样，当多次访问该对象时，就只需要全局查询一次了
;(function(win){
})(window);三. 垃圾回收
JavaScript具有自动垃圾回收机制
执行环境负责管理代码执行过程中使用的内存。找出那些不再继续使用的变量，然后释放其占用的内存，垃圾回收器会按照固定的时间间隔（或代码执行中预定的回收时间），周期性地执行这一操作
局部变量只在函数执行的过程中存在。而在这个过程中，会为局部变量在内存上分配相应的空间；然后在函数中使用这些变量，直至函数执行结束，此时，局部变量就没有存在的必要了，因此可以释放它们的内存
垃圾回收器必须跟踪哪个变量有用哪个变量没用，对于不再有用的变量打上标记，以备将来收回其占用的内存，通常有两个策略
1. 标记清除
JavaScript 中最常用的垃圾回收方式是标记清除（mark-and-sweep）
当变量进入环境（例如，在函数中声明一个变量）时，就将这个变量标记为“进入环境”。从逻辑上讲，永远不能释放进入环境的变量所占用的内存，而当变量离开环境时，则将其标记为“离开环境”
这样，当垃圾回收器下次再运行时，它就会释放那些标记为“离开环境”的值所占用的内存
2.引用计数
另一种垃圾回收策略叫做引用计数（reference counting）
记录每个值被引用的次数，将一个引用类型值赋给该变量时，则这个值的引用次数就是1；如果同一个值又被赋给另一个变量，则该值的引用次数加1；相反，如果包含对这个值引用的变量又取得了另外一个值，则这个值的引用次数减1；当这个值的引用次数变成0时，就可以将其占用的内存空间回收回来
这样，当垃圾回收器下次再运行时，它就会释放那些引用次数为零的值所占用的内存
循环引用
循环引用指的是对象A中包含一个指向对象B的指针，而对象B中也包含一个指向对象A的引用
function problem(){
var obj1 = {};
var obj2 = {};
obj1.name = obj2;
obj2.names = obj1;
}在采用标记清除策略时，由于函数执行之后，这两个对象都离开了作用域，因此这种相互引用不是个问题
两个对象通过各自的属性相互引用（引用次数都是1），在采用引用计数的实现中，当函数执行完毕后， 引用还将继续存在，引用次数永远不会是 0；假如这个函数被重复多次调用，就会导致大量内存得不到回收（这只是一个说明，几乎所有浏览器都不再采用引用计数了）
但是， 在低版本IE中，对于BOM和DOM对象采用的就是引用计数。因此只要低版本IE涉及BOM和DOM对象，就会存在循环引用的问题
var element = document.getElementById("s");
var obj = {};
obj.name = element;
element.names = obj;由于存在循环引用，即使上面的DOM从页面中移除，它也永远不会被回收，为了避免类似这样的循环引用问题，最好是在不使用它们的时候手工断开原生JavaScript对象与DOM 元素之间的连接，当垃圾收集器下次运行时，就会删除这些值并回收它们占用的内存
obj.name = null;
element.names = null;3. 性能问题
垃圾回收器是周期性运行的，而且如果为变量分配的内存数量很大，那么回收工作量也是相当大的。在这种情况下，确定垃圾回收的时间间隔是一个非常重要的问题
IE6的垃圾收集器是根据内存分配量运行的，具体一点说就是 256个变量、 4096个对象（数组）或者64KB的字符串，达到
上述任何一个临界值，垃圾收集器就会运行，如果一个脚本在其生命周期中一直保有那么多的变量。这样一来，垃圾收集器就不得不频繁地运行
IE7改变了这一点：触发垃圾收集的内存分配量临界值被调整为动态修正，IE7中的各项临界值在初始时与 IE6 相等。如果
垃圾收集例程回收的内存分配量低于 15%，则变量、字面量和（或）数组元素的临界值就会加倍。如果例程回收了 85%的内存分配量，则将各种临界值重置回默认值。这一看似简单的调整，极大地提升了IE在运行包含大量 JavaScript 的页面时的性能
4. 管理内存
JavaScript在进行内存管理及垃圾回收时面临的问题就是：分配给Web浏览器的可用内存数量通常要比分配给桌面应用程序的少。这样做的目的是防止运行JavaScript的网页耗尽全部系统内存而导致系统崩溃。内存限制问题不仅会影响给变量分配内存，同时还会影响调用栈以及在一个线程中能够同时执行的语句数量
因此，确保占用最少的内存可以让页面获得更好的性能。而优化内存占用的最佳方式，就是为执行中的代码只保存必要的数据。一旦数据不再有用，最好通过将其值设置为null来释放其引用——解除引用
这一做法适用于大多数全局变量和全局对象的属性。局部变量会在它们离开执行环境时自动被解除引用
function test(name){
var local = new Object();
local.name = name;
return local;
}
var global = test("strong");
global = null; // 手工解除global的引用不过，解除一个值的引用并不意味着自动回收该值所占用的内存。解除引用的真正作用是让值脱离执行环境，以便垃圾回收器下次运行时将其回收
为了确保有效地回收内存，应该及时解除不再使用的全局对象、全局对象属性以及循环引用变量的引用