重学JavaScript-day8

目录

壹-垃圾回收

1、什么是垃圾回收

2、标记清理

3、引用计数

4、性能

5、内存管理

壹-垃圾回收

1、什么是垃圾回收

JavaScript 是使用垃圾回收的语言，也就是说执行环境负责在代码执行时管理内存。

在 C 和 C++等语言中，跟踪内存使用对开发者来说是个很大的负担，也是很多问题的来源。

JavaScript 通过自动内存管理实现内存分配和闲置资源回收，为开发者减轻了很大的负担。基本思路很简单：确定哪个变量不会再使用，然后释放他占用的内存，这种操作具有周期性，每隔一段时间就会自动执行。

垃圾回收过程是一个近似且不完美的方案，因为某块内存是否还有用，属于“不可判定的”问题，意味着靠算法是解决不了的。

以函数中的局部变量为例，函数中的局部变量会在函数执行过程中存在，此时，栈（或堆）内存会分配空间以保存相应的值。函数在内部使用了变量，然后退出。此时，就不再需要那个局部变量了，它占用的内存可以释放，供后面使用。这种情况下显然不再需要局部变量了，但并不是所有时候都会这么明显。

 

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2、标记清理

JavaScript 最常用的垃圾回收策略是标记清理（ mark-and-sweep）。当变量进入上下文，比如在函数内部声明一个变量时，这个变量会被加上存在于上下文中的标记。而在上下文中的变量，逻辑上讲，永远不应该释放它们的内存，因为只要上下文中的代码在运行，就有可能用到它们。当变量离开上下文时，也会被加上离开上下文的标记。

垃圾回收程序运行的时候，会标记内存中存储的所有变量（记住，标记方法有很多种）。然后，它会将所有在上下文中的变量，以及被在上下文中的变量引用的变量的标记去掉。在此之后再被加上标记的变量就是待删除的了，原因是任何在上下文中的变量都访问不到它们了。随后垃圾回收程序做一次内存清理，销毁带标记的所有值并收回它们的内存。

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3、引用计数

另一种没那么常用的垃圾回收策略是引用计数（ reference counting）。其思路是对每个值都记录它被引用的次数。声明变量并给它赋一个引用值时，这个值的引用数为 1。如果同一个值又被赋给另一个变量，那么引用数加 1。类似地，如果保存对该值引用的变量被其他值给覆盖了，那么引用数减 1。当一个值的引用数为 0 时，就说明没办法再访问到这个值了，因此可以安全地收回其内存了。垃圾回收程序下次运行的时候就会释放引用数为 0 的值的内存。

引用计数有一个严重的问题是：循环引用。对象A有一个指针指向了B，对象B有一个指针指向了A。

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

在这个例子中， objectA 和 objectB 通过各自的属性相互引用，意味着它们的引用数都是 2。在引用策略下，由于A和B互相引用，引用计数永远也不会为0。如果函数被多次调用，内存中就会遗留很多的没有释放的内存，消耗程序性能。

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4、性能

垃圾回收程序会周期性运行，如果内存中分配了很多变量，则可能造成性能损失，因此垃圾回收的时间调度很重要。尤其是在内存有限的移动设备上，垃圾回收有可能会明显拖慢渲染的速度和帧速率。开发者不知道什么时候运行时会收集垃圾，因此最好的办法是在写代码时就要做到：无论什么时候开始收集垃圾，都能让它尽快结束工作。

 

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5、内存管理

在使用垃圾回收的编程环境中，开发者通常无须关心内存管理。不过， JavaScript 运行在一个内存管理与垃圾回收都很特殊的环境。分配给浏览器的内存通常比分配给桌面软件的要少很多，分配给移动浏览器的就更少了。这更多出于安全考虑而不是别的，就是为了避免运行大量 JavaScript 的网页耗尽系统内存而导致操作系统崩溃。这个内存限制不仅影响变量分配，也影响调用栈以及能够同时在一个线程中执行的语句数量。

将内存占用量保持在一个较小的值可以让页面性能更好。优化内存占用的最佳手段就是保证在执行代码时只保存必要的数据。如果数据不再必要，那么把它设置为 null，从而释放其引用。这也可以叫作解除引用。这个建议最适合全局变量和全局对象的属性。局部变量在超出作用域后会被自动解除引用。

function createPerson(name){
    let localPerson = new Object();
    localPerson.name = name;
    return localPerson;
}
​
let globalPerson = createPerson("Nicholas");
​
// 解除 globalPerson 对值的引用
globalPerson = null;

在上面的代码中，变量 globalPerson 保存着 createPerson()函数调用返回的值。 在 createPerson()内部， localPerson 创建了一个对象并给它添加了一个 name 属性。然后， localPerson 作为函数值被返回，并被赋值给 globalPerson。 localPerson 在 createPerson()执行完成超出上下文后会自动被解除引用，不需要显式处理。但 globalPerson 是一个全局变量，应该在不再需要时手动解除其引用，最后一行就是这么做的。

解除对一个值的引用并不会自动导致相关内存被回收。解除引用的关键在于确保相关的值已经不在上下文里了，因此它在下次垃圾回收时会被回收。

①、通过const和let声明提升性能

ES6 增加这两个关键字不仅有助于改善代码风格，而且同样有助于改进垃圾回收的过程。因为 const和 let 都以块（而非函数）为作用域，所以相比于使用 var，使用这两个新关键字可能会更早地让垃圾回收程序介入，尽早回收应该回收的内存。

②、隐藏类和删除操作

根据 JavaScript 所在的运行环境，有时候需要根据浏览器使用的 JavaScript 引擎来采取不同的性能优化策略。截至 2017 年， Chrome 是最流行的浏览器，使用 V8 JavaScript 引擎。 V8 在将解释后的 JavaScript代码编译为实际的机器码时会利用“隐藏类”。

运行期间， V8 会将创建的对象与隐藏类关联起来，以跟踪它们的属性特征。能够共享相同隐藏类的对象性能会更好， V8 会针对这种情况进行优化，但不一定总能够做到。

function Article() {
    this.title = 'Inauguration Ceremony Features Kazoo Band';
}
​
let a1 = new Article();
let a2 = new Article();

V8 会在后台配置，让这两个类实例共享相同的隐藏类，因为这两个实例共享同一个构造函数和原型。

假如在上述代码中添加如下代码：

a2.author = 'Jake';

此时两个 Article 实例就会对应两个不同的隐藏类。根据这种操作的频率和隐藏类的大小，这有可能对性能产生明显影响。

解决方案就是避免 JavaScript 的“先创建再补充”（ ready-fire-aim）式的动态属性赋值，并在构造函数中一次性声明所有属性。

function Article(opt_author) {
    this.title = 'Inauguration Ceremony Features Kazoo Band';
    this.author = opt_author;
}
​
let a1 = new Article();
let a2 = new Article('Jake');

动态删除属性与动态添加属性导致的后果一样。最佳实践是把不想要的属性设置为 null。这样可以保持隐藏类不变 和继续共享，同时也能达到删除引用值供垃圾回收程序回收的效果。

function Article() {
    this.title = 'Inauguration Ceremony Features Kazoo Band';
    this.author = 'Jake';
}
​
let a1 = new Article();
let a2 = new Article();
a1.author = null;

③、内存泄露

写得不好的 JavaScript 可能出现难以察觉且有害的内存泄漏问题。在内存有限的设备上，或者在函数会被调用很多次的情况下，内存泄漏可能是个大问题。 JavaScript 中的内存泄漏大部分是由不合理的引用导致的。

意外声明全局变量是最常见但也最容易修复的内存泄漏问题。

function setName() {
    name = 'Jake';
}

此时，解释器会把变量 name 当作 window 的属性来创建（相当于 window.name = 'Jake'）。可想而知，在 window 对象上创建的属性，只要 window 本身不被清理就不会消失。这个问题很容易解决，只要在变量声明前头加上 var、 let 或 const 关键字即可，这样变量就会在函数执行完毕后离开作用域。

定时器也可能会悄悄地导致内存泄漏。

let name = 'Jake';
​
setInterval(() => {
    console.log(name);
}, 100);

只要定时器一直运行，回调函数中引用的 name 就会一直占用内存。垃圾回收程序当然知道这一点， 因而就不会清理外部变量。

使用 JavaScript 闭包很容易在不知不觉间造成内存泄漏。

let outer = function() {
    let name = 'Jake';
    return function() {
        return name;
    };
};

调用 outer()会导致分配给 name 的内存被泄漏。以上代码执行后创建了一个内部闭包，只要返回的函数存在就不能清理 name，因为闭包一直在引用着它。假如 name 的内容很大（不止是一个小字符串），那可能就是个大问题了。

④、静态分配与对象池

如果还想进一步提升JavaScript的性能，唯一能想到的就是继续压榨浏览器，压榨浏览器的一个关键问题在于如何减少浏览器执行垃圾回收的次数。

浏览器决定何时运行垃圾回收程序的一个标准就是对象更替的速度。如果有很多对象被初始化，然后一下子又都超出了作用域，那么浏览器就会采用更激进的方式调度垃圾回收程序运行，这样当然会影响性能。

function addVector(a, b) {
    let resultant = new Vector();
    resultant.x = a.x + b.x;
    resultant.y = a.y + b.y;
    return resultant;
}

调用这个函数时，会在堆上创建一个新对象，然后修改它，最后再把它返回给调用者。如果这个矢量对象的生命周期很短，那么它会很快失去所有对它的引用，成为可以被回收的值。假如这个矢量加法函数频繁被调用，那么垃圾回收调度程序会发现这里对象更替的速度很快，从而会更频繁地安排垃圾回收。

该问题的解决方案是不要动态创建矢量对象，比如可以修改上面的函数，让它使用一个已有的矢量对象

function addVector(a, b, resultant) {
    resultant.x = a.x + b.x;
    resultant.y = a.y + b.y;
    return resultant;
}

使用对象池。在初始化的某一时刻，可以创建一个对象池，用来管理一组可回收的对象。应用程序可以向这个对象池请求一个对象、设置其属性、使用它，然后在操作完成后再把它还给对象池。由于没发生对象初始化，垃圾回收探测就不会发现有对象更替，因此垃圾回收程序就不会那么频繁地运行。

// vectorPool 是已有的对象池
let v1 = vectorPool.allocate();
let v2 = vectorPool.allocate();
let v3 = vectorPool.allocate();
​
v1.x = 10;
v1.y = 5;
v2.x = -3;
v2.y = -6;
​
addVector(v1, v2, v3);
console.log([v3.x, v3.y]); // [7, -1]
​
vectorPool.free(v1);
vectorPool.free(v2);
vectorPool.free(v3);
​
// 如果对象有属性引用了其他对象
// 则这里也需要把这些属性设置为 null
v1 = null;
v2 = null;
v3 = null;

如果对象池只按需分配矢量（在对象不存在时创建新的，在对象存在时则复用存在的），那么这个实现本质上是一种贪婪算法，有单调增长但为静态的内存。这个对象池必须使用某种结构维护所有对象，数组是比较好的选择。不过，使用数组来实现，必须留意不要招致额外的垃圾回收。

let vectorList = new Array(100);
let vector = new Vector();
vectorList.push(vector);

吾生也有涯，而知也无涯。