JavaScript之垃圾回收机制

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垃圾回收机制介绍

下面这段话引自《JavaScript权威指南(第四版)》:

由于字符串、对象和数组没有固定大小,所以当它们大小已知时,才能对它们进行动态的存储分配。JavaScript程序每次创建字符串、对象或数组时,解释器都必须分配内存来存储那个实体。只要像这样动态地分配了内存。最终都要释放这些内存以便它们能够被再用,否则,JavaScript的解释器将会消耗完系统的内存,造成系统崩溃。

​ 这段话解释了为什么需要系统垃圾回收,JS不详C语言或者C++,它有自己的一套垃圾回收机制(Garbage Collection)。JavaScript的解释器可以检测到何时程序不再使用一个对象了,当它确定了一个对象没用了以后,它就会把这个对象占用的内存释放掉。

​ JS的垃圾回收机制是为了防止内存泄漏,内存泄漏的含义就是当已经不需要某块内存时这块内存还存在着,造成内存的浪费。垃圾回收机制就是间歇的不定期的寻找到不再使用的变量,并释放掉它们所指向的内存。C#、Java、JavaScript有自动垃圾回收机制,但c++和c就没有垃圾回收机制,也许是因为垃圾回收机制必须由一种平台来实现。在JS中,JS的执行环境会负责管理代码执行过程中使用的内存。

​ 不再使用的变量也就是生命周期结束的变量,是局部变量,局部变量只在函数的执行过程中存在,当函数运行结束,没有其他引用(闭包),那么该变量会被标记回收。

全局变量的生命周期直至浏览器卸载页面才会结束,也就是说全局变量不会被当成垃圾回收

内存的生命周期

  1. 分配你所需要的内存:
    由于字符串、对象等没有固定的大小,js程序在每次创建字符串、对象的时候,程序都回分配内存来存储那个实体。

  2. 使用分配到的内存做点什么

  3. 不需要时将其释放回归:

    在不需要字符串、对象的时候,需要释放其所在的内存,否则将会消耗完系统中所有可用的内存,造成系统崩溃。这就是垃圾回收机制所存在的意义

垃圾回收原理浅析

现在各大浏览器通常用采用的垃圾回收有两种方法:标记清除(mark and sweep)、引用计数(reference counting)。

  1. 标记清除

    工作原理

    ​ 假定设置一个叫做根(root)的对象(在JavaScript里,根是全局对象)。垃圾回收器将定期从根开始,找所有从根开始引用的对象,然后找这些对象引用的对象……从根开始,垃圾回收器将找到所有可以获得的对象和收集所有不能获得的对象。

    ​ 当变量进入环境时(例如局部声明一个变量),将这个变量标记为“进入环境”,当变量离开环境时,标记为“离开环境”。标记为“离开环境”的变量就会被回收内存。

    function func3 () {
          const a = 1
          const b = 2
          // 函数执行时,a b 分别被标记 进入环境
    }
    func3() // 函数执行结束,a b 被标记 离开环境,被回收
     

    工作流程

    1. 垃圾收集器会在运行的时候会给存储在内存中的所有变量都加上标记
    2. 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. 那些还存在标记的变量被视为准备删除的变量
    4. 最后垃圾收集器会执行最后一步内存清除的工作,销毁那些带标记的值并回收它们所占用的内存空间
  2. 引用计数

    统计引用类型变量声明后被引用的次数,当次数为 0 时,该变量将被回收

    function func4 () {
          const c = {} // 引用类型变量 c的引用计数为 0
          let d = c // c 被 d 引用 c的引用计数为 1
          let e = c // c 被 e 引用 c的引用计数为 2
          d = {} // d 不再引用c c的引用计数减为 1
          e = null // e 不再引用 c c的引用计数减为 0 将被回收
    }
     

    但是引用计数的方式,有一个相对明显的缺点——循环引用

    function func5 () {
          let f = {}
          let g = {}
          f.prop = g
          g.prop = f
          // 由于 f 和 g 互相引用,计数永远不可能为 0
    }
     

    解决方式是,当我们不使用它们的时候,手动切断链接:

    f.prop = null
    g.prop = null
     

    淘汰

    从2012年起,所有现代浏览器都使用了标记清除垃圾回收算法。所有对JavaScript垃圾回收算法的改进都是基于标记清除算法的改进。

哪些情况会引起内存泄漏?

  1. 全局变量

    顾名思义,全局变量一直在全局环境中,所以它不会被垃圾回收机制标记“离开环境”。自定义的还好,但是有时候意外的全局变量就会导致内存泄漏。

    function test(){
      name = '全局变量1'// 没有声明的变量,实际上会指向window.name
      this.age = '全局变量2'// this会向上找 如果找不到对象,就会指向window
    }
    test()
     

    解决方法:使用严格模式或者细心一点

    function test(){
      "use strict";
      name = '全局变量1'// 此时会直接报错
      this.age = '全局变量2'// 严格模式下,this向上如果找不到对象,就会指向undefined
    }
    test()
     

    手动释放变量

    window.name = undefined
    delete window.age
     
  2. 未销毁的定时器和回调函数

    ​ 当不需要setInterval或者setTimeout时,定时器没有被clear,定时器的回调函数以及内部依赖的变量都不能被回收,造成内存泄漏。

    var someResource = function(){
      return 'test'
    };
    setInterval(function() {
        var node = document.getElementById('test');
        if(node) {
            node.innerHTML = JSON.stringify(someResource));
        }
    }, 1000);
     

    如果后续 test 元素被移除, 整个定时器实际上没有任何作用. 但如果你没有回收定时器, 整个定时器依然有效, 不但定时器无法被内存回收, 定时器函数中的依赖也无法回收. 在这个案例中的 someResource 也无法被回收.

  3. DOM引用

    <body>
        <div id='test1'>213</div>
    </body>
    <script>
        var test1 = document.getElementById('test1');
        document.body.removeChild(test1); // dom删除了
        console.log(test1, "test1");  // 但是还存在引用
    </script>
     

    控制台输出:

    image-20210408115109640

    解决办法:test1 = null;

注意:闭包不会引起内存泄漏

老浏览器(主要是IE6)有bug,闭包会造成内存泄漏,这个现在已经无须考虑了。

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