2.JS的内存管理和闭包

MJJH

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分类专栏： Js高级文章标签： javascript 开发语言 ecmascript

于 2021-12-20 17:49:11 首次发布

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JS的内存管理和闭包

本文章来源于王红元老师（coderwhy）的 JS高级课程
附上链接：https://ke.qq.com/course/3619571
谁能拒绝一个*100%好评还加课的老师呢

认识内存管理

不管什么样的编程语言，在代码的执行过程中都是需要给它分配内存的，不同的是某些编程语言需要我们自己手动的管理内存，某些编程语言会可以自动帮助我们管理内存：
不管以什么样的方式来管理内存，内存的管理都会有如下的生命周期：
- 第一步：分配申请你需要的内存（申请）；
- 第二步：使用分配的内存（存放一些东西，比如对象等）；
- 第三步：不需要使用时，对其进行释放；
不同的编程语言对于第一步和第三步会有不同的实现：
手动管理内存：比如C、C++，包括早期的OC，都是需要手动来管理内存的申请和释放的（malloc和free函数）；
自动管理内存：比如Java、JavaScript、Python、Swift、Dart等，它们有自动帮助我们管理内存；
我们可以知道JavaScript通常情况下是不需要手动来管理的。

JS的内存管理

JavaScript会在定义变量时为我们分配内存。
但是内存分配方式是一样的吗？
- JS对于基本数据类型内存的分配会在执行时，直接在栈空间进行分配；
- JS对于复杂数据类型内存的分配会在堆内存中开辟一块空间，并且将这块空间的指针返回值变量引用；

JS的垃圾回收

因为内存的大小是有限的，所以当内存不再需要的时候，我们需要对其进行释放，以便腾出更多的内存空间。
在手动管理内存的语言中，我们需要通过一些方式自己来释放不再需要的内存，比如free函数：
- 但是这种管理的方式其实非常的低效，影响我们编写逻辑的代码的效率；
- 并且这种方式对开发者的要求也很高，并且一不小心就会产生内存泄露；
所以大部分现代的编程语言都是有自己的垃圾回收机制：
- 垃圾回收的英文是Garbage Collection，简称GC；
- 对于那些不再使用的对象，我们都称之为是垃圾，它需要被回收，以释放更多的内存空间；
- 而我们的语言运行环境，比如Java的运行环境JVM，JavaScript的运行环境js引擎都支持内存垃圾回收器；
- 垃圾回收器我们也会简称为GC，所以在很多地方你看到GC其实指的是垃圾回收器；
但是这里又出现了另外一个很关键的问题：GC怎么知道哪些对象是不再使用的呢？
- 这里就要用到GC的算法了

常见CG算法 - 引用计数

引用计数：
当一个对象有一个引用指向它时，那么这个对象的引用就+1，当一个对象的引用为0时，这个对象就可以被销毁掉；
这个算法有一个很大的弊端就是会产生循环引用；

在这里插入图片描述

常见CG算法 - 标记清除

标记清除：
- 这个算法是设置一个根对象（root object），垃圾回收器会定期从这个根开始，找所有从根开始有引用到的对象，对于哪些没有引用到的对象，就认为是不可用的对象；
- 这个算法可以很好的解决循环引用的问题；
JS引擎比较广泛的采用的就是标记清除算法，当然类似于V8引擎为了进行更好的优化，它在算法的实现细节上也会结合一些其他的算法。

让人迷惑的闭包

闭包是JavaScript中一个非常容易让人迷惑的知识点：
- 这几天看到有同学在深入JS高级的交流群中发了这么一张图片；
- 并且闭包也是群里面大家讨论最多的一个话题；
  - 《你不知道的JavaScript》
闭包确实是JavaScript中一个很难理解的知识点，接下来我们就对其一步步来进行剖析，看看它到底有什么神奇之处。

JS中函数是一等公民

在JavaScript中，函数是非常重要的，并且是一等公民：
那么就意味着函数的使用是非常灵活的；
函数可以作为另外一个函数的参数，也可以作为另外一个函数的返回值来使用；
自己编写高阶函数
使用内置的高阶函数
高阶函数:
- 把一个函数如果接受另外一个函数作为参数,或者该函数会返回另外一个函数作为返回值的函数, 那么这个函数就称之为是一个高阶函数

数组中的函数的使用

var nums = [10, 5, 11, 100, 55]

filter 过滤

// 1.filter: 过滤
// [10, 5, 11, 100, 55]
// 10 => false => 不会被放到newNums
// 5 => false => 不会被放到newNums
// 11 => false => 不会被放到newNums
// 100 => false => 不会被放到newNums
// 55 => false => 不会被放到newNums
var newNums = nums.filter(function(item) {
  return item % 2 === 0 // 偶数
})
console.log(newNums)

map 映射

// 2.map: 映射
[10, 5, 11, 100, 55]
var newNums2 = nums.map(function(item) {
  return item * 10
})
console.log(newNums2)

forEach 迭代

// 3.forEach: 迭代
nums.forEach(function(item) {
  console.log(item)
})

find/findIndex 查找/查找下标

// 4.find/findIndex
// es6~12
var item = nums.find(function(item) {
  return item === 11
})
console.log(item)
var friends = [
  {name: "why", age: 18},
  {name: "kobe", age: 40},
  {name: "james", age: 35},
  {name: "curry", age: 30},
]
var findFriend = friends.find(function(item) {
  return item.name === 'james'
})
console.log(findFriend)

var friendIndex = friends.findIndex(function(item) {
  return item.name === 'james'
})
console.log(friendIndex)

reduce: 累加

// 5.reduce: 累加
// nums.reduce
// [10, 5, 11, 100, 55]
// var total = 0
// for (var i = 0; i < nums.length; i++) {
//   total += nums[i]
// }
// console.log(total)
// prevValue: 0, item: 10
// prevValue: 10, item: 5
// prevValue: 15, item: 11
var total = nums.reduce(function(prevValue, item) {
  return prevValue + item
}, 0)
console.log(total)

函数和方法的区别:

函数function: 独立的function, 那么称之为是一个函数
方法method: 当我们的一个函数属于某一个对象时, 我们成这个函数是这个对象的方法

JS中闭包的定义

这里先来看一下闭包的定义，分成两个：在计算机科学中和在JavaScript中。
在计算机科学中对闭包的定义（维基百科）：
- 闭包（英语：Closure），又称词法闭包（Lexical Closure）或函数闭包（function closures）；
- 是在支持 头等函数 的编程语言中，实现词法绑定的一种技术； (函数是第一公民的语言)
- 闭包在实现上是一个结构体，它存储了一个函数和一个关联的环境（相当于一个符号查找表）；
- 闭包跟函数最大的区别在于，当捕捉闭包的时候，它的自由变量会在捕捉时被确定，这样即使脱离了捕捉时的上下文，它也能照常运行；
闭包的概念出现于60年代，最早实现闭包的程序是 Scheme，那么我们就可以理解为什么JavaScript中有闭包：
- 因为JavaScript中有大量的设计是来源于Scheme的；
我们再来看一下MDN对JavaScript闭包的解释：
- 一个函数和对其周围状态（lexical environment，词法环境）的引用捆绑在一起（或者说函数被引用包围），这样的组合就是闭包（closure）；
- 也就是说，闭包让你可以在一个内层函数中访问到其外层函数的作用域；
- 在 JavaScript 中，每当创建一个函数，闭包就会在函数创建的同时被创建出来；
那么我的理解和总结：
- 一个普通的函数function，如果它可以访问外层作用于的自由变量，那么这个函数就是一个闭包；
- 从广义的角度来说：JavaScript中的函数都是闭包；
- 从狭义的角度来说：JavaScript中一个函数，如果访问了外层作用域的变量，那么它是一个闭包；

闭包的访问过程

如果我们编写了如下的代码，它一定是形成了闭包的：

function makeAdder(count){
	return function (num){
		return count + num
	}
}

var add10 = makeAdder(10)
consle.log(add10(5))

在这里插入图片描述

闭包的执行过程

那么函数继续执行呢？
- 这个时候makeAdder函数执行完毕，正常情况下我们的AO对象会被释放；
- 但是因为在0xb00的函数中有作用域引用指向了这个AO对象，所以它不会被释放掉；

闭包的内存泄露

那么我们为什么经常会说闭包是有内存泄露的呢？
- 在上面的案例中，如果后续我们不再使用add10函数了，那么该函数对象应该要被销毁掉，并且其引用着的父作用域AO也应该被销毁掉；
- 但是目前因为在全局作用域下add10变量对0xb00的函数对象有引用，而0xb00的作用域中AO（0x200）有引用，所以最终会造成这些内存都是无法被释放的；
- 所以我们经常说的闭包会造成内存泄露，其实就是刚才的引用链中的所有对象都是无法释放的；
那么，怎么解决这个问题呢？
- 因为当将add10设置为null时，就不再对函数对象0xb00有引用，那么对应的AO对象0x200也就不可达了；
- 在GC的下一次检测中，它们就会被销毁掉；

闭包的内存泄漏测试

function createFnArray() {
  // var arr = [1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1,1, 1,1, 1,1 ]
  // 占据的空间是4M x 100 + 其他的内存 = 400M+
  // 1 -> number -> 8byte -> 8M
  // js: 10 3.14 -> number -> 8byte ? js引擎
  // 8byte => 2的64次方 => 4byte
  // 小的数字类型, 在v8中成为Sim, 小数字 2的32次方
  var arr = new Array(1024 * 1024).fill(1)
  return function() {
    console.log(arr.length)
  }
}

// var arrayFn = createFnArray()
// arrayFn = null

// 100 * 100 = 10000 = 10s
var arrayFns = []
for (var i = 0; i < 100; i++) {
  setTimeout(() => {
    arrayFns.push(createFnArray())
  }, i * 100);
}

// arrayFns = null
setTimeout(() => {
  for (var i = 0; i < 50; i++) {
    setTimeout(() => {
      arrayFns.pop()
    }, 100 * i);
  }
}, 10000);