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  • 垃圾收集机制

    一、垃圾收集原理与意义

           在C和C++之类的语言中,开发人员的一项基本任务就是手动跟踪内存的使用情况,这是造成很多问题的根源。Javascript具有垃圾收集机制,也就是说,执行环境会负责管理代码执行过程中使用的内存。在编写JavaScript程序时,开发人员不再关心内存使用问题,所需内存的分配以及无用内存的回收完全实现了自动管理。这种垃圾收集机制的原理很简单:找出那些不再继续使用的变量,然后释放其占用的内存。为此,垃圾收集器会按照固定时间间隔(或代码执行中预定的收集时间),周期性地执行这一操作。

            局部变量只在函数执行过程中存在。而在这个过程中,会为局部变量在栈(或堆)内存上分配相应的空间,以便存储它们的值。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,因此可以释放他们的内存以供将来使用。在这种情况下,很容易判断变量是否还有存在的必要;但并非所有情况下就这么容易得出结论。垃圾收集器必须跟踪哪个变量有用哪个变量没用,对于不再有用的对象打上标记,以备将来回收其占用的内存。

    二、垃圾收集策略

            现在各大浏览器通常采用的垃圾回收策略有两种:标记清除和引用计数。

    1. 标记清除

            JavaScript最常用的垃圾收集方式就是标记清除(mark-and-sweep)。当变量进入环境时,就将该变量标记为"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,因为只要执行流进入到相应的环境,就可能会用到它们。而当变量离开环境时,则将其标记为”离开环境“。

            垃圾收集器在运行的时候会给存储在内存上的所有变量都加上标记。然后,它会去掉环境中的变量以及被环境中的变量引用的变量的标记。而在此之后再被加上标记的变量将被视为准备删除的变量,原因是环境中的变量已经无法访问到这些变量了。最后,垃圾收集器完成内存清除工作,销毁那些带标记的值并回收他们所占用的内存空间。

    2. 引用计数

           这一种垃圾收集策略不太常用,原因在于很容易造成严重的问题:循环引用。引用计数的含义是跟踪记录每个值被引用的次数。当声明了一个变量并将引用类型值赋给该变量时,则这个值得引用次数就是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到了另外一个值,则这个值的引用次数减1。当这个值的引用次数变成0时,则说明没有办法再访问这个值了,因而就可以将其占用的内存空间回收回来。这样当垃圾收集器下次再运行时,它就会释放那些引用次数为0的值所占用的内存。

           引用计数所带来的严重问题是循环引用。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的指针;使得引用次数永远不会变成零,不能被垃圾收集器收集,释放其所占用的内存。

    function problem() {
        var objectA = new Object();
        var objectB = new Object();
        
        objectA.someOtherObject = objectB;
        objectB.anotherObject = objectA;
    }

           在上面的例子中,objectA和objectB通过各自的属性相互引用;也就是说,这两个对象的引用次数都是2。在采用标记清除策略的实现中,由于函数执行后,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。但在采用引用计数策略的实现中,当函数执行完毕后,objectA和objectB还将继续存在,因为它们的引用次数永远不是0。假如这个函数被重复多次调用,就会导致大量的内存得不到回收。

           在IE9之前版本中,有一部分对象并不是原生的Javascript对象。例如,其BOM和DOM中的对象就是使用C++以COM对象的形式实现的,而COM对象的垃圾收集机制采用的就是引用计数策略。因此,即使IE的Javascrip引擎是使用标记清除策略实现的,但Javascript访问的COM对象依然是基于引用计数策略的。

    var element = document.getElementById("some_element");
    var myObj =new Object();
    myObj.element = element;
    element.someObject = myObj;

          上面这个例子中,在一个DOM元素(element)与一个原生JavaScript对象(myObj)之间建立了循环引用。其中,变量myObj有一个名为element的属性指向element;而变量element有一个名为someObject的属性回指到myObj。由于循环引用,即使将例子中的DOM从页面中移除,内存也永远不会回收 。

           为避免这类问题,最好在不使用它们的时候手工断开原生Javascript与DOM元素之间的连接:

    myObject.element = null;
    element.someObject = null;

           将变量设为null意味着切断变量与它之前引用的值之间的连接。当垃圾收集器下次运行的时候,就会删除这些值并回收它们所占用的内存。IE9+把BOM和DOM对象都转换成了真正的Javascript对象。这样就消除了常见的内存泄露现象。

    三、管理内存

           1. 触发垃圾收集

            IE的垃圾收集是根据内存分配量进行的,具体就是256个变量、4096个对象(或数组)字面量和数组元素(slot)或则64KB的字符串。达到上述的任何一个临界值,垃圾收集器就会运行。这种实现方式的问题在于,如果一个脚本中包含那么多变量,那么该脚本很可能会在其生命周期中一直保存着那么多的变量。而这样一来,垃圾收集器就不得不频繁地运行,造成严重的性能问题。IE7之后,其Javascript引擎改变了其垃圾收集例程:触发垃圾收集的变量分配、字面量和数组元素的临界值被调整为动态修正。IE7的各项临界初始值和IE6相同,如果垃圾收集例程回收的内存分配量低于15%,这时候把临界条件(变量、字面量、数组元素)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。

           2. 管理内存

           Javascript在进行内存管理时最主要的问题就是分配给Web浏览器的可用内存量通常要比分配给桌面应的少。这样做的目的是出于安全方面的考虑,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的内存,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,确保占有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留必要的数据。一旦数据不再有用,最好通过将其值设置为null来解除其引用。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 createPerson(name) {
        var localPerson = new Object();
        localPerson.name = name;
        return localPerson;
    }
    var globalPerson = createPerson("Nicholas");
    globalPerson = null;

           在这个例子中,由于localPerson在createPerson()函数执行完毕后就离开了其执行环境,因此无需显示地为它解除引用。但对于全局变量globalPerson,则需要我们在不使用它的时候手工为它解除引用。不过,解除一个值得引用并不意味着自动回收该值所占用的内存。解除引用真正的作用是让值脱离执行环境,以便垃圾收集器下次运行时将其回收。

    四、减少垃圾收集

           1. 对象object优化       

            为了最大限度的实现对象的重用,应该像避免使用new语句一样避免使用{}来新建对象。

      {“foo”:”bar”}这种方式新建的带属性的对象,常常作为方法的返回值来使用,可是这将会导致过多的内存创建,因此最好的解决办法是:每一次函数调用完成之后,将需要返回的数据放入一个全局的对象中,并返回此全局对象。如果使用这种方式,就意味着每一次方法调用都会导致全局对象内容的修改,这有可能会导致错误的发生。因此,一定要对此全局对象的使用进行详细的注释和说明。

      有一种方式能够保证对象(确保对象prototype上没有属性)的重复利用,那就是遍历此对象的所有属性,并逐个删除,最终将对象清理为一个空对象。

      cr.wipe(obj)方法就是为此功能而生,代码如下:

    cr.wipe = function (obj) {
        for (var p in obj) {
             if (obj.hasOwnProperty(p))
                delete obj[p];
        }
    };   

            有些时候,你可以使用cr.wipe(obj)方法清理对象,再为obj添加新的属性,就可以达到重复利用对象的目的。虽然通过清空一个对象来获取“新对象”的做法,比简单的通过{}来创建对象要耗时一些,但是在实时性要求很高的代码中,这一点短暂的时间消耗,将会有效的减少垃圾堆积,并且最终避免垃圾回收暂停,这是非常值得的!

            2. 数组优化

            将[]赋值给一个数组对象,是清空数组的捷径(例如: arr = [];),但是需要注意的是,这种方式又创建了一个新的空对象,并且将原来的数组对象变成了一小片内存垃圾!实际上,将数组长度赋值为0(arr.length = 0)也能达到清空数组的目的,并且同时能实现数组重用,减少内存垃圾的产生。

            3. function优化

            方法一般都是在初始化的时候创建,并且此后很少在运行时进行动态内存分配,这就使得导致内存垃圾产生的方法,找起来就不是那么容易了。但是从另一角度来说,这更便于我们寻找了,因为只要是动态创建方法的地方,就有可能产生内存垃圾。例如:将方法作为返回值,就是一个动态创建方法的实例。

    setTimeout(
        (function(self) {                    
          return function () {
                  self.tick();
        };
    })(this), 100)

    每过100毫秒调用一次this.tick(),看似没什么问题,但是仔细一琢磨,每一次调用都返回了一个新的方法对象,这就导致了大量的方法对象垃圾!

      为了解决这个问题,可以将作为返回值的方法保存起来,例如:

    this.tickFunc = (
        function(self) {
          return function() {
                    self.tick();
          };
        }
    )(this);
    setTimeout(this.tickFunc, 100);

    参考:

    Javascript高级程序设计

    https://www.cnblogs.com/zhwl/p/4664604.html

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  • 原文地址:https://www.cnblogs.com/princess-knight/p/9277830.html
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