阿西河

所有教程

公众号
🌙
阿西河前端的公众号

我的收藏

    最近访问  (文章)

      教程列表

      抓包专区
      测试专区

      JavaScript 垃圾回收机制

      垃圾回收机制

      JavaScript 具有自动垃圾收集机制,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,开发人员不用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其实很简单: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的时间间隔(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的过程中存在。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,因此可以释放它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;
      • 但并非所有情况下都这么容易就能得出结论。垃圾收集器必须跟踪哪个变量有用哪个变量没用,对于不再有用的变量打上标记,以备将来收回其占用的内存。用于标识无用变量的策略可能会因实现而异,但具体到浏览器中的实现,则通常有两个策略;标记清除引用计数

      • 标记清除(浏览器实现)
      • 引用计数(浏览器实现)
      • 性能问题
      • 开发过程中怎样管理内存(代码实现)
      • 总结

      标记清除(浏览器实现)

      JavaScript 中最常用的垃圾收集方式是标记清除。

      • 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,因为只要执行流进入相应的环境,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”。

      可以使用任何方式来标记变量。比如,可以通过翻转某个特殊的位来记录一个变量何时进入环境,或者使用一个“进入环境的”变量列表及一个“离开环境的”变量列表来跟踪哪个变量发生了变化。说到底,如何标记变量其实并不重要,关键在于采取什么策略。

      • 1、垃圾收集器在运行的时候会给存储在内存中的所有变量都加上标记(当然,可以使用任何标记方式)。
      • 2、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。
      • 3、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。
      • 4、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它们所占用的内存空间。

      引用计数(浏览器实现)

      另一种不太常见的垃圾收集策略叫做引用计数。

      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一个引用类型值赋给该变量时,则这个引用数据值的引用次数就是 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,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零的值所占用的内存。

      这种方式有一个严重的问题;循环引用;

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

      性能问题;

      垃圾收集器是周期性运行的,而且如果为变量分配的内存数量很可观,那么回收工作量也是相当大的。在这种情况下,确定垃圾收集的时间间隔是一个非常重要的问题。说到垃圾收集器多长时间运行一次;

      不禁让人联想到 IE 因此而声名狼藉的性能问题。IE 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(或数组)字面量和数组元素(slot)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。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有那么多的变量。而这样一来,垃圾收集器就不得不频繁地运行。结果,由此引发的严重性能问题促使 IE7 重写了其垃圾收集例程。

      随着 IE7 的发布,其 JavaScript 引擎的垃圾收集例程改变了工作方式:触发垃圾收集的变量分配、字面量和(或)数组元素的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。

      事实上,在有的浏览器中可以触发垃圾收集过程,但我们不建议读者这样做。在IE 中,调用 window.CollectGarbage() 方法会立即执行垃圾收集。在 Opera 7 及更高版本中,调用 window.opera.collect() 也会启动垃圾收集例程。

      开发过程中怎样管理内存(代码实现,比较重要的思想)

      使用具备垃圾收集机制的语言编写程序,开发人员一般不必操心内存管理的问题。但是,JavaScript在进行内存管理及垃圾收集时面临的问题还是有点与众不同。其中最主要的一个问题,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。这样做的目的主要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——这个做法叫做解除引用(dereferencing)**。

      ** 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");
      // 手工解除 globalPerson 的引用
      globalPerson = null;
      

      在这个例子中,变量 globalPerson 取得了 createPerson() 函数返回的值。在 createPerson()函数内部,我们创建了一个对象并将其赋给局部变量 localPerson ,然后又为该对象添加了一个名为name 的属性。最后,当调用这个函数时, localPerson 以函数值的形式返回并赋给全局变量globalPerson 。

      由于 localPerson 在 createPerson() 函数执行完毕后就离开了其执行环境,因此无需我们显式地去为它解除引用。

      但是对于全局变量 globalPerson 而言,则需要我们在不使用它的时候手工为它解除引用,这也正是上面例子中最后一行代码的目的。

      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,以便垃圾收集器下次运行时将其回收。

      总结

      JavaScript 变量可以用来保存两种类型的值:基本类型值和引用类型值。基本类型的值源自以下 5种基本数据类型: Undefined 、 Null 、 Boolean 、 Number 和 String 。

      基本类型值和引用类型值具有以下特点:

      • 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;

      • 从一个变量向另一个变量复制基本类型的值,会创建这个值的一个副本;

      • 引用类型的值是对象,保存在堆内存中;

      • 包含引用类型值的变量实际上包含的并不是对象本身,而是一个指向该对象的指针;

      • 从一个变量向另一个变量复制引用类型的值,复制的其实是指针,因此两个变量最终都指向同一个对象;

      • 确定一个值是哪种基本类型可以使用 typeof 操作符,而确定一个值是哪种引用类型可以使用instanceof 操作符;如果要绝对准确的判断某个变量的数据类型,可以使用

        var testStr = ‘cccccccc’; var testAry = [2,3,4,5]; var testObj = { name:“zhu”, age:26, gender:“man” };

        console.log({}.toString.call(testStr));//[object String] console.log({}.toString.call(testAry));//[object Array] console.log({}.toString.call(testObj));//[object Object]

      所有变量(包括基本类型和引用类型)都存在于一个执行环境(也称为作用域)当中,这个执行环境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。以下是关于执行环境的几点总结:

      • 执行环境有全局执行环境(也称为全局环境)和函数执行环境之分;
      • 每次进入一个新执行环境,都会创建一个用于搜索变量和函数的作用域链;
      • 函数的局部环境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)环境,乃至全局环境;
      • 全局环境只能访问在全局环境中定义的变量和函数,而不能直接访问局部环境中的任何数据;
      • 变量的执行环境有助于确定应该何时释放内存。

      JavaScript 是一门具有自动垃圾收集机制的编程语言,开发人员不必关心内存分配和回收问题。可以对 JavaScript 的垃圾收集例程作如下总结。

      • 离开作用域的值将被自动标记为可以回收,因此将在垃圾收集期间被删除。
      • “标记清除”是目前主流的垃圾收集算法,这种算法的思想是给当前不使用的值加上标记,然后再回收其内存。
      • 另一种垃圾收集算法是“引用计数”,这种算法的思想是跟踪记录所有值被引用的次数。JavaScript引擎目前都不再使用这种算法;但在 IE 中访问非原生 JavaScript 对象(如 DOM 元素)时,这种算法仍然可能会导致问题。
      • 当代码中存在循环引用现象时,“引用计数”算法就会导致问题。
      • 解除变量的引用不仅有助于消除循环引用现象,而且对垃圾收集也有好处。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。
      目录
      目录