js内存深入学习（一）

一. 内存空间储存

某些情况下，调用堆栈中函数调用的数量超出了调用堆栈的实际大小，浏览器会抛出一个错误终止运行。这个就涉及到内存问题了。

1. 数据结构类型

• 栈: 后进先出（LIFO）的数据结构 
• 堆: 一种树状结构
• 队列: 先进先出（FIFO）的数据结构 

2. 变量的存放

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。

1、基本类型 --> 保存在栈内存中，因为这些类型在内存中分别占有固定大小的空间，通过按值来访问。基本类型一共有6种：Undefined、Null、Boolean、Number 、String和Symbol

2、引用类型 --> 保存在堆内存中，因为这种值的大小不固定，因此不能把它们保存到栈内存中，但内存地址大小的固定的，因此保存在堆内存中，在栈内存中存放的只是该对象的访问地址。当查询引用类型的变量时， 先从栈中读取内存地址， 然后再通过地址找到堆中的值。对于这种，我们把它叫做按引用访问。

在计算机的数据结构中，栈比堆的运算速度快，Object是一个复杂的结构且可以扩展：数组可扩充，对象可添加属性，都可以增删改查。将他们放在堆中是为了不影响栈的效率。而是通过引用的方式查找到堆中的实际对象再进行操作。所以查找引用类型值的时候先去栈查找再去堆查找。

例子：

<script>
var a = {n:1}; 
var b = a;  
a.x = a = {n:2}; 
console.log(a.x);// --> undefined 
console.log(b.x);// --> {n:2}
</script>

　　

解析：

1. var a = {n:1}; var b = a; 在这里a指向了一个对象{n:1}（我们姑且称它为对象A），b指向了a所指向的对象，也就是说，在这时候a和b都是指向对象A的。

2. a.x = a = {n:2};

   • 我们知道js的赋值运算顺序永远都是从右往左的，不过由于“.”是优先级最高的运算符，所以这行代码先“计算”了a.x。a指向的对象{n:1}新增了属性x（虽然这个x是undefined的）
   • 依循“从右往左”的赋值运算顺序先执行 a={n:2} ，这时候，a指向的对象发生了改变，变成了新对象{n:2}（我们称为对象B）
   • 接着继续执行 a.x=a, 由于一开始js已经先计算了a.x，便已经解析了这个a.x是对象A的x，所以在同一条公式的情况下再回来给a.x赋值,所以应理解为对象A的属性x指向了对象B。

另外， 闭包中的变量并不保存中栈内存中，而是保存在堆内存中，这也就解释了函数之后之后为什么闭包还能引用到函数内的变量。

function A() {
  let a = 1
  function B() {
      console.log(a)
  }
  return B
}

　　

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

二. 内存空间管理

1. 内存生命周期

JavaScript的内存生命周期是

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

JavaScript有自动垃圾收集机制，垃圾收集器会每隔一段时间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。

2. 垃圾回收算法

• 2.1 引用计数（现代浏览器不再使用）

引用计数算法简单理解，就是看一个对象是否有指向它的引用。如果没有其他对象指向它了，说明该对象已经不再需要了。

// 创建一个对象person，他有两个指向属性age和name的引用
var person = {
    age: 12,
    name: 'aaaa'
};

person.name = null; // 虽然name设置为null，但因为person对象还有指向name的引用，因此name不会回收

var p = person; 
person = 1;         //原来的person对象被赋值为1，但因为有新引用p指向原person对象，因此它不会被回收

p = null;           //原person对象已经没有引用，很快会被回收

　　

引用计数有一个致命的问题，那就是循环引用

如果两个对象相互引用，尽管他们已不再使用，但是垃圾回收器不会进行回收，最终可能会导致内存泄露。

function cycle() {
    var o1 = {};
    var o2 = {};
    o1.a = o2;
    o2.a = o1; 

    return "cycle reference!"
}

cycle();

　　

cycle函数执行完成之后，对象o1和o2实际上已经不再需要了，但根据引用计数的原则，他们之间的相互引用依然存在，因此这部分内存不会被回收。所以现代浏览器不再使用这个算法。

但是IE依旧使用，如下，变量div有事件处理函数的引用，同时事件处理函数也有div的引用，因为div变量可在函数内被访问，所以循环引用就出现了。

var div = document.createElement("div");
div.onclick = function() {
    console.log("click");
};

　　

• 2.2 标记清除（常用）

标记清除算法将“不再使用的对象”定义为“无法到达的对象”。即从根部（在JS中就是全局对象）出发定时扫描内存中的对象，凡是能从根部到达的对象，保留。那些从根部出发无法触及到的对象被标记为不再使用，稍后进行回收。所以像上面的例子，虽然是循环引用，但从全局来说并没有被使用到，所以就可以正确被垃圾回收处理了。

算法由以下几步组成:

• 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（即不是圾）；
• 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查。从 root 开始的所有对象如果是可达的，它就不被当作垃圾。
• 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，归还给操作系了。

对于主流浏览器来说，只需要切断需要回收的对象与根部的联系。但可能还存在着与DOM元素绑定有关的内存问题：

email.message = document.createElement(“div”);
displayList.appendChild(email.message);

// 稍后从displayList中清除DOM元素
displayList.removeAllChildren();

　

上面代码中，div元素已经从DOM树中清除，但是该div元素还绑定在email对象中，所以如果email对象存在，那么该div元素就会一直保存在内存中。如果不再需要使用的话，需要手动设置email.message = null。

另外ES6 新出的两种数据结构：WeakSet 和 WeakMap，表示这是弱引用，它们对于值的引用都是不计入垃圾回收机制的。

const wm = new WeakMap();
const element = document.getElementById('example');

wm.set(element, 'some information');
wm.get(element) // "some information"

　　

先新建一个 Weakmap 实例，然后将一个 DOM 节点作为键名存入该实例，并将一些附加信息作为键值，一起存放在 WeakMap 里面。这时，WeakMap 里面对element的引用就是弱引用，不会被计入垃圾回收机制。

 

续篇 js内存深入学习（二）