动态内存分配导致Javascript性能的问题

内存分配对性能的影响是很大的，分配内存本身需要时间，垃圾回收器回收内存也需要时间，所以应该尽量避免在堆里分配内存。不过直到最近优化HoLa cantk时，我才深刻的体会到内存分配对性能的影响，其中有一个关于arguments的问题挺有意思，写在这里和大家分享一下。

我要做的事情是用webgl实现canvas的2d API(这个话题本身也是挺有意思的，有空我们再讨论)，drawImage是一个重要的函数，游戏会频繁的调用它，所以它的性能至关重要。drawImage的参数个数是可变的，它有三种形式：

• drawImage(image, x, y)

• drawImage(image, x, y, width, height)

• drawImage(image, sx, sy, sw, sh, dx, dy, dw, dh)

第一个版本大概是这样实现的：

function Context() {
}

Context.prototype.drawImage3 = function(image, x, y) {
    this.drawImage9(image, 0, 0, image.width, image.height, x, y, image.width, image.height);
}

Context.prototype.drawImage5 = function(image, dx, dy, dw, dh) {
    this.drawImage9(image, 0, 0, image.width, image.height, dx, dy, dw, dh);
}

Context.prototype.drawImage9 = function(image, sx, sy, sw, sh, dx, dy, dw, dh) {
    //DO IT
}

Context.prototype.drawImage = function(image, a, b, c, d, e, f, g, h) {
    var n = arguments.length;
    if(n === 3) {
        this.drawImage3(image, a, b);
    }else if(n === 5) {
        this.drawImage5(image, a, b, c, d);
    }else if(n === 9) {
        this.drawImage9(image, a, b, c, d, e, f, g, h);
    }
}

为了方便说明问题，我把测试程序独立出来：

var image = {100, height:200};
var ctx = new Context();
function test() {
    var a = Math.random() * 100;
    var b = Math.random() * 100;
    var c = Math.random() * 100;
    var d = Math.random() * 100;
    var e = Math.random() * 100;
    var f = Math.random() * 100;
    var g = Math.random() * 100;
    var h = Math.random() * 100;

    for(var i = 0; i < 1000; i++) {
        ctx.drawImage(image, a, b);
        ctx.drawImage(image, a, b, c, d);
        ctx.drawImage(image, a, b, c, d, e, f, g, h);
    }
}

window.onload = function() {
    function loop() {
        test();
        requestAnimationFrame(loop);
    }
    requestAnimationFrame(loop);
}

用chrome的Profile查看CPU的使用情况时，我发现垃圾回收的时间比例很大，一般在4%以上。当时并没有怀疑到drawImage这个函数，理由很简单：

• 这个函数很简单，它只是一个简单的分发函数，而drawImage9的实现相对来说要复杂得多。

• 这里看不出有动态内存分配，也没有违背arguments的使用规则，只是使用了它的length属性。

• 加trace_opt和trace_deopt参数运行时，drawImage被优化了，而且没有被反优化出来。

Chrome的内存Profile只能看到没有被释放的对象，用它查看内存泄露比较容易。这里的问题并不是泄露，而是分配了然后又释放了，V8采用的分代垃圾回收器，这种短时存在的对象是由年轻代回收器管理器负责的，而年轻代回收器使用的半空间(semi-space)算法，这种大量短时间生存的对象，很快会耗尽其中一半空间，这时回收器需要把存活的对象拷贝到另外一半空间中，这就会耗费大量时间，而垃圾回收时会暂停JS代码执行，如果能避免动态内存分配，减少垃圾回收器的工作时间，就能提高程序的性能。

没法在Chrome里查看动态分配内存的地方(呵呵，后面证实是我的无知），只好去硬着头皮看V8 JS引擎的代码，看看能不能找到频繁分配内存的地方，后来找到了V8统计内存分配的代码：

void Heap::OnAllocationEvent(HeapObject* object, int size_in_bytes) {
  HeapProfiler* profiler = isolate_->heap_profiler();
  if (profiler->is_tracking_allocations()) {
    profiler->AllocationEvent(object->address(), size_in_bytes);
  }

  if (FLAG_verify_predictable) {
    ++allocations_count_;
    // Advance synthetic time by making a time request.
    MonotonicallyIncreasingTimeInMs();

    UpdateAllocationsHash(object);
    UpdateAllocationsHash(size_in_bytes);

    if (allocations_count_ % FLAG_dump_allocations_digest_at_alloc == 0) {
      PrintAlloctionsHash();
    }
  }

  if (FLAG_trace_allocation_stack_interval > 0) {
    if (!FLAG_verify_predictable) ++allocations_count_;
    if (allocations_count_ % FLAG_trace_allocation_stack_interval == 0) {
      isolate()->PrintStack(stdout, Isolate::kPrintStackConcise);
    }
  }
}

HeapProfiler已经有了内存分配的统计代码，Chrome里应该有对应的接口啊。再去看Chrome的Profile相关界面，最后发现需要在设置里勾选Record heap allocation stack traces，然后使用Record heap allocations功能，查看结果时选择Allocations，可以看到每个函数分配内存的次数。有时一个问题折腾你好久，解决之前百思不得其解，觉得难得不得了，而解决之后忍不住要苦笑，原来只是一层窗户纸！

虽然还是不知道导致动态内存分配的原因(谁知道请告诉我)，至少可以想法规避它：

Context.prototype.drawImage = function() {
    var n = arguments.length;
    if(n === 3) {
        this.drawImage3.apply(this, arguments);
    }else if(n === 5) {
        this.drawImage5.apply(this, arguments);
    }else if(n === 9) {
        this.drawImage9.apply(this, arguments);
    }
}