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  • [转]JS内存泄漏排查方法(Chrome Profiles)

    Google Chrome浏览器提供了非常强大的JS调试工具,Heap Profiling便是其中一个。Heap Profiling可以记录当前的堆内存(heap)快照,并生成对象的描述文件,该描述文件给出了当时JS运行所用到的所有对象,以及这些对 ...

    一、概述 
    Google Chrome浏览器提供了非常强大的JS调试工具,Heap Profiling便是其中一个。Heap Profiling可以记录当前的堆内存(heap)快照,并生成对象的描述文件,该描述文件给出了当时JS运行所用到的所有对象,以及这些对象所占用的内存大小、引用的层级关系等等。这些描述文件为内存泄漏的排查提供了非常有用的信息。 
    注意:本文里的所有例子均基于Google Chrome浏览器。 
    什么是heap 
    JS运行的时候,会有栈内存(stack)和堆内存(heap),当我们用new实例化一个类的时候,这个new出来的对象就保存在heap里面,而这个对象的引用则存储在stack里。程序通过stack里的引用找到这个对象。例如var a = [1,2,3];,a是存储在stack里的引用,heap里存储着内容为[1,2,3]的Array对象。
    二、Heap Profiling 
    打开工具 
    打开Chrome浏览器(版本25.0.1364.152 m),打开要监视的网站(这里以游戏大厅为例),按下F12调出调试工具,点击“Profiles”标签。可以看到下图: 
    图片1.jpg 
    可以看到,该面板可以监控CPU、CSS和内存,选中“Take Heap Snapshot”,点击“Start”按钮,就可以拍下当前JS的heap快照,如下图所示: 
    图片2.jpg 
    右边视图列出了heap里的对象列表。由于游戏大厅使用了Quark游戏库,所以这里可以清楚地看到Quark.XXX之类的类名称(即Function对象的引用名称)。 
    注意:每次拍快照前,都会先自动执行一次GC,所以在视图里的对象都是可及的。 
    视图解释 
    列字段解释: 
    Constructor -- 类名Distance -- 估计是对象到根的引用层级距离 
    Objects Count -- 给出了当前有多少个该类的对象 
    Shallow Size -- 对象所占内存(不包含内部引用的其它对象所占的内存)(单位:字节) 
    Retained Size -- 对象所占总内存(包含内部引用的其它对象所占的内存)(单位:字节) 

    下面解释一下部分类名称所代表的意思: 
    (compiled code) -- 未知,估计是程序代码区 
    (closure) -- 闭包(array) -- 未知 
    Object -- JS对象类型(system) -- 未知 
    (string) -- 字符串类型,有时对象里添加了新属性,属性的名称也会出现在这里 
    Array -- JS数组类型cls -- 游戏大厅特有的继承类 
    Window -- JS的window对象 
    Quark.DisplayObjectContainer -- Quark引擎的显示容器类 
    Quark.ImageContainer -- Quark引擎的图片类 
    Quark.Text -- Quark引擎的文本类 
    Quark.ToggleButton -- Quark引擎的开关按钮类 

    对于cls这个类名,是由于游戏大厅的继承机制里会使用“cls”这个引用名称,指向新建的继承类,所以凡是使用了该继承机制的类实例化出来的对象,都放在这里。例如程序中有一个类ClassA,继承了Quark.Text,则new出来的对象是放在cls里,不是放在Quark.Text里。 

    查看对象内容 
    点击类名左边的三角形,可以看到所有该类的对象。对象后面的“@70035”表示的是该对象的ID(有人会错认为是内存地址,GC执行后,内存地址是会变的,但对象ID不会)。把鼠标停留在某一个对象上,会显示出该对象的内部属性和当时的值。 
    图片3.png 
    这个视图有助于我们辨别这是哪个对象。但该视图跟踪不了是被谁引用了。 

    查看对象的引用关系 
    点击其中一个对象,能看到对象的引用层级关系,如下图: 
    图片4.png 
    Object's retaining tree视图显示出了该对象被哪些对象引用了,以及这个引用的名称。图中的这个对象被5个对象引用了,分别是: 
    1. 一个cls对象的_txtContent变量; 
    2. 一个闭包函数的context变量; 
    3. 同一个闭包函数的self变量; 
    4. 一个数组对象的0位置; 
    5. 一个Quark.Tween对象的target变量。 

    看到context和self这两个引用,可以知道这个Quark.Text对象使用了JS常用的上下文绑定机制,被一个闭包里的变量引用着,相当于该Quark.Text对象多了两个引用,这种情况比较容易出现内存泄漏,如果闭包函数不释放,这个Quark.Text对象也释放不了。 
    展开_textContent,可以看到下一级的引用: 
    图片5.png 
    把这个树状图反过来看,可以看到,该对象(ID @70035)其中的一条引用链是这样的: 
    GameListV _curV _gameListV 省略... | / | / _noticeWidget | _noticeC | _noticeV | _txtContent || Quark.Text @70035 
    内存快照的对比通过快照对比的功能,可以知道程序在运行期间哪些对象变更了。 
    刚才已经拍下了一个快照,接下来再拍一次,如下图: 
    图片6.png 
    点击图中的黑色实心圆圈按钮,即可得到第二个内存快照: 
    图片7.png 
    然后点击图中的“Snapshot 2”,视图才会切换到第二次拍的快照。 
    图片8.png 
    点击图中的“Summary”,可弹出一个列表,选择“Comparison”选项,结果如下图: 
    图片9.png 
    这个视图列出了当前视图与上一个视图的对象差异。列名字段解释:# New -- 新建了多少个对象# Deleted -- 回收了多少个对象# Delta -- 对象变化值,即新建的对象个数减去回收了的对象个数Size Delta -- 变化的内存大小(字节)注意Delta字段,尤其是值大于0的对象。下面以Quark.Tween为例子,展开该对象,可看到如下图所示: 
    图片10.png 
    在“# New”列里,如果有“.”,则表示是新建的对象。 
    在“# Deleted”列里,如果有“.”,则表示是回收了的对象。 
    平时排查问题的时候,应该多拍几次快照进行对比,这样有利于找出其中的规律。 

    三、内存泄漏的排查 
    JS程序的内存溢出后,会使某一段函数体永远失效(取决于当时的JS代码运行到哪一个函数),通常表现为程序突然卡死或程序出现异常。 
    这时我们就要对该JS程序进行内存泄漏的排查,找出哪些对象所占用的内存没有释放。这些对象通常都是开发者以为释放掉了,但事实上仍被某个闭包引用着,或者放在某个数组里面。 

    观察者模式引起的内存泄漏 
    有时我们需要在程序中加入观察者模式(Observer)来解藕一些模块,但如果使用不当,也会带来内存泄漏的问题。 
    排查这类型的内存泄漏问题,主要重点关注被引用的对象类型是闭包(closure)和数组Array的对象。
    下面以德州扑克游戏为例: 
    图片11.png 
    图片12.png 
    测试人员发现德州扑克游戏存在内存溢出的问题,重现步骤:进入游戏--退出到分区--再进入游戏--再退出到分区,如此反复几次便出现游戏卡死的问题。 
    排查的步骤如下: 
    1.打开游戏; 
    2.进入第一个分区(快速场5/10); 
    3.进入后,拍下内存快照; 
    4.退出到刚才的分区界面; 
    5.再次进入同一个分区; 
    6.进入后,再次拍下内存快照; 
    7.重复步骤2到6,直到拍下5组内存快照; 
    8.将每组的视图都转换到Comparison对比视图; 
    9.进行内存对比分析。 
    经过上面的步骤后,可以得到下图结果: 
    图片13.png 
    先看最后一个快照,可以看到闭包(closure)+1,这是需要重点关注的部分。(string)、(system)和(compiled code)类型可以不管,因为提供的信息不多。 
    图片14.png 
    接着点击倒数第二个快照,看到闭包(closure)类型也是+1。 
    图片15.png 
    接着再看上一个快照,闭包还是+1。 
    这说明每次进入游戏都会创建这个闭包函数,并且退出到分区的时候没有销毁。 
    展开(closure),可以看到非常多的function对象: 
    图片16.png 
    建新的闭包数量是49个,回收的闭包数量是48个,即是说这次操作有48个闭包正确释放了,有一个忘记释放了。每个新建和回收的function对象的ID都不一样,找不到任何的关联性,无法定位是哪一个闭包函数出了问题。 
    接下来打开Object's retaining tree视图,查找引用里是否存在不断增大的数组。 
    如下图,展开“Snapshot 5”每个function对象的引用: 
    图片17.png 
    其中有个function对象的引用deleFunc存放在一个数组里,下标是4,数组的对象ID是@45599。 
    继续查找“Snapshot 4”的function对象: 
    图片18.png 
    发现这里有一个function的引用名称也是deleFunc,也存放在ID为@45599的数组里,下标是3。这个对象极有可能是没有释放掉的闭包。 
    继续查看“Snapshot 3”里的function对象: 
    图片19.png 
    从图中可以看到同一个function对象,下标是2。那么这里一定存在内存泄漏问题。 数组下面有一个引用名称“login_success”,在程序里搜索一下该关键字,终于定位到有问题的代码。因为进入游戏的时候注册了“login_success”通知: ob.addListener("login_success", _onLoginSuc); 但退出到分区的时候,没有移除该通知,下次进入游戏的时候,又再注册了一次,所以造成function不断增加。改成退出到分区的时候移除该通知: ob.removeListener("login_success", _onLoginSuc); 这样就成功解决这个内存泄漏的问题了。 
    德州扑克这种问题多数见于观察者设计模式中,使用一个全局数组存储所有注册的通知,如果忘记移除通知,则该数组会不断增大,最终造成内存溢出。 

    上下文绑定引起的内存泄漏 
    很多时候我们会用到上下文绑定函数bind(也有些人写成delegate),无论是自己实现的bind方法还是JS原生的bind方法,都会有内存泄漏的隐患。 
    下面举一个简单的例子: 
    <script type="text/javascript">
    var ClassA = function(name){
    this.name = name;
    this.func = null;
    };

    var a = new ClassA("a");
    var b = new ClassA("b");

    b.func = bind(function(){
    console.log("I am " + this.name);
    }, a);

    b.func(); //输出 I am a

    a = null; //释放a
    //b = null; //释放b

    //模拟上下文绑定
    function bind(func, self){
    return function(){
    return func.apply(self);
    };
    }; 
    </script>
    上面的代码中,bind通过闭包来保存上下文self,使得事件b.func里的this指向的是a,而不是b。
    首先我们把b = null;注释掉,只释放a。看一下内存快照:

    图片20.png 
    可以看到有两个ClassA对象,这与我们的本意不相符,我们释放了a,应该只存在一个ClassA对象b才对。 
    图片21.png 
    从上面两个图可以看出这两个对象中,一个是b,另一个并不是a,因为a这个引用已经置空了。第二个ClassA对象是bind里的闭包的上下文self,self与a引用同一个对象。虽然a释放了,但由于b没有释放,或者b.func没有释放,使得闭包里的self也一直存在。要释放self,可以执行b=null或者b.func=null。 
    把代码改成: 
    <script type="text/javascript"> var ClassA = function(name){ this.name = name; this.func = null; }; 
    var a = new ClassA("a"); var b = new ClassA("b"); 
    b.func = bind(function(){ console.log("I am " + this.name); }, a); 
    b.func(); //输出 I am a a = null; //释放a 
    b.func = null; //释放self 
    //模拟上下文绑定 function bind(func, self){ return function(){ return func.apply(self); }; }; </script> 
    再看看内存: 
    图片22.png 
    可以看到只剩下一个ClassA对象b了,a已被释放掉了。 

    四、结语 
    JS的灵活性既是优点也是缺点,平时写代码时要注意内存泄漏的问题。当代码量非常庞大的时候,就不能仅靠复查代码来排查问题,必须要有一些监控对比工具来协助排查。 
    之前排查内存泄漏问题的时候,总结出以下几种常见的情况: 
    1.闭包上下文绑定后没有释放; 
    2.观察者模式在添加通知后,没有及时清理掉; 
    3.定时器的处理函数没有及时释放,没有调用clearInterval方法; 
    4.视图层有些控件重复添加,没有移除。

    参考:

    http://www.2cto.com/kf/201402/281855.html

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