.內存管理

前置知識

絕大多數的程序語言，他們的內存生命周期基本一致：

1. 分配所需使用的內存 ——（分配內存）
2. 使用分配到的內存（讀、寫） ——（使用內存）
3. 不需要時將其釋放\歸還 ——（釋放內存）

對于所有的編程語言，第二部分都是明確的。而第一和第三部分在底層語言中是明確的。

但在像JavaScript這些高級語言中，大部分都是隱含的，因為JavaScript具有自動垃圾回收機制（Garbage collected）。

因此在做JavaScript開發時，不需要關心內存的使用問題，所需內存分配和無用內存回收，都完全實現自動管理。

1.概述

像C語言這樣的高級語言一般都有底層的內存管理接口，比如 malloc()和free()。另一方面，JavaScript創建變量（對象，字符串等）時分配內存，并且在不再使用它們時“自動”釋放。 后一個過程稱為垃圾回收。這個“自動”是混亂的根源，并讓JavaScript（和其他高級語言）開發者感覺他們可以不關心內存管理。 這是錯誤的。 ——《MDN JavaScript 內存管理》

MDN中的介紹告訴我們，作為JavaScript開發者，還是需要去了解內存管理，雖然JavaScript已經給我們做好自動管理。

2.JavaScript內存生命周期

2.1 分配內存

在做JavaScript開發時，我們定義變量的時候，JavaScript便為我們完成了內存分配：

var num=100; // 為數值變量分配內存
var str='pingan'; // 為字符串變量分配內存
var obj={
 name : 'pingan'
}; // 為對象變量及其包含的值分配內存
var arr=[1, null, 'hi']; // 為數組變量及其包含的值分配內存
function fun(num){
 return num + 2;
}; // 為函數（可調用的對象）分配內存
// 函數表達式也能分配一個對象
someElement.addEventListener('click', function(){
 someElement.style.backgroundColor='blue';
}, false);

另外，通過調用函數，也會分配內存：

// 類型1. 分配對象內存
var date=new Date(); // 分配一個Date對象
var elem=document.createElement('div'); // 分配一個DOM元素
// 類型2. 分配新變量或者新對象
var str1="pingan";
var str2=str1.substr(0, 3); // str2 是一個新的字符串
var arr1=["hi", "pingan"];
var arr2=["hi", "leo"];
var arr3=arr1.concat(arr2); // arr3 是一個新的數組（arr1和arr2連接的結果）

2.2 使用內存

使用內存的過程實際上是對分配的內存進行讀取與寫入的操作。

通常表現就是使用定義的值。

讀取與寫入可能是寫入一個變量或者一個對象的屬性值，甚至傳遞函數的參數。

var num=1;
num ++; // 使用已經定義的變量，做遞增操作

2.3 釋放內存

當我們前面定義好的變量或函數（分配的內存）已經不需要使用的時候，便需要釋放掉這些內存。這也是內存管理中最難的任務，因為我們不知道什么時候這些內存不使用。

很好的是，在高級語言解釋器中，已經嵌入“垃圾回收器”，用來跟蹤內存的分配和使用，以便在內存不使用時自動釋放（這并不是百分百跟蹤到，只是個近似過程）。

3.垃圾回收機制

就像前面提到的，“垃圾回收器”只能解決一般情況，接下來我們需要了解主要的垃圾回收算法和它們局限性。

3.1 引用

垃圾回收算法主要依賴于引用的概念。

即在內存管理環境中，一個對象如果有權限訪問另一個對象，不論顯式還是隱式，稱為一個對象引用另一個對象。

例如：一個JS對象具有對它原型的引用（隱式引用）和對它屬性的引用（顯式引用）。 注意：

這里的對象，不僅包含JS對象，也包含函數作用域（或全局詞法作用域）。

3.2 引用計數垃圾收集

這個算法，把“對象是否不再需要”定義為：當一個對象沒有被其他對象所引用的時候，回收該對象。這是最初級的垃圾收集算法。

var obj={
 leo : {
 age : 18
 };
};

這里創建2個對象，一個作為leo的屬性被引用，另一個被分配給變量obj。

// 省略上面的代碼
/*
我們將前面的
 {
 leo : {
 age : 18
 };
 };
稱為“這個對象”
*/
var obj2=obj; // obj2變量是第二個對“這個對象”的引用
obj='pingan'; // 將“這個對象”的原始是引用obj換成obj2
var leo2=obj2.leo; // 引用“這個對象”的leo屬性

可以看出，現在的“這個對象”已經有2個引用，一個是obj2，另一個是leo2。

obj2='hi'; 
// 將obj2變成零引用，因此，obj2可以被垃圾回收
// 但是它的屬性leo還在被leo2對象引用，所以還不能回收
leo2=null;
// 將leo變成零引用，這樣obj2和leo2都可以被垃圾回收

這個算法有個限制：

無法處理循環引用。即兩個對象創建時相互引用形成一個循環。

function fun(){
 var obj1={}, obj2={};
 obj1.leo=obj2; // obj1引用obj2
 obj2.leo=obj1; // obj2引用obj1
 return 'hi pingan';
}
fun();

可以看出，它們被調用之后，會離開函數作用域，已經沒有用了可以被回收，然而引用計數算法考慮到它們之間相互至少引用一次，所以它們不會被回收。

實際案例：

在IE6，7中，使用引用計數方式對DOM對象進行垃圾回收，常常造成對象被循環引用導致內存泄露：

var obj;
window.onload=function(){
 obj=document.getElementById('myId');
 obj.leo=obj;
 obj.data=new Array(100000).join('');
};

可以看出，DOM元素obj中的leo屬性引用了自己obj，造成循環引用，若該屬性（leo）沒有移除或設置為null，垃圾回收器總是且至少有一個引用，并一直占用內存，即使從DOM樹刪除，如果這個DOM元素含大量數據（如data屬性）則會導致占用內存永遠無法釋放，出現內存泄露。

3.3 標記清除算法

這個算法，將“對象是否不再需要”定義為：對象是否可以獲得。

標記清除算法，是假定設置一個根對象（root），在JS中是全局對象。垃圾回收器定時找所有從根開始引用的對象，然后再找這些對象引用的對象...直到找到所有可以獲得的對象和搜集所有不能獲得的對象。

它比引用計數垃圾收集更好，因為“有零引用的對象”總是不可獲得的，但是相反卻不一定，參考“循環引用”。

循環引用不再是問題：

function fun(){
 var obj1={}, obj2={};
 obj1.leo=obj2; // obj1引用obj2
 obj2.leo=obj1; // obj2引用obj1
 return 'hi pingan';
}
fun();

還是這個代碼，可以看出，使用標記清除算法來看，函數調用之后，兩個對象無法從全局對象獲取，因此將被回收。相同的，下面案例，一旦 obj 和其事件處理無法從根獲取到，他們將會被垃圾回收器回收。

var obj;
window.onload=function(){
 obj=document.getElementById('myId');
 obj.leo=obj;
 obj.data=new Array(100000).join('');
};

注意： 那些無法從根對象查詢到的對象都將被清除。

3.4 個人小結

在日常開發中，應該注意及時切斷需要回收對象與根的聯系，雖然標記清除算法已經足夠強壯，就像下面代碼：

var obj,ele=document.getElementById('myId');
obj.div=document.createElement('div');
ele.appendChild(obj.div);
// 刪除DOM元素
ele.removeChild(obj.div);

如果我們只是做小型項目開發，JS用的比較少的話，內存管理可以不用太在意，但是如果是大項目（SPA，服務器或桌面應用），那就需要考慮好內存管理問題了。

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4.內存泄露（Memory Leak）

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4.1 內存泄露概念

在計算機科學中，內存泄漏指由于疏忽或錯誤造成程序未能釋放已經不再使用的內存。內存泄漏并非指內存在物理上的消失，而是應用程序分配某段內存后，由于設計錯誤，導致在釋放該段內存之前就失去了對該段內存的控制，從而造成了內存的浪費。 ——維基百科

其實簡單理解：一些不再使用的內存無法被釋放。

當內存占用越來越多，不僅影響系統性能，嚴重的還會導致進程奔潰。

4.2 內存泄露案例

1. 全局變量

未定義的變量，會被定義到全局，當頁面關閉才會銷毀，這樣就造成內存泄露。如下：

function fun(){
 name='pingan';
};

1. 未銷毀的定時器和回調函數
2. 如果這里舉一個定時器的案例，如果定時器沒有回收，則不僅整個定時器無法被內存回收，定時器函數的依賴也無法回收：

var data={};
setInterval(function(){
 var render=document.getElementById('myId');
 if(render){
 render.innderHTML=JSON.stringify(data);
 }
}, 1000);

1. 閉包

var str=null;
var fun=function(){
 var str2=str;
 var unused=function(){
 if(str2) console.log('is unused');
 };
 str={
 my_str=new Array(100000).join('--');
 my_fun=function(){
 console.log('is my_fun');
 };
 };
};
setInterval(fun, 1000);

定時器中每次調用fun，str都會獲得一個包含巨大的數組和一個對于新閉包my_fun的對象，并且unused是一個引用了str2的閉包。

整個案例中，閉包之間共享作用域，盡管unused可能一直沒有調用，但my_fun可能被調用，就會導致內存無法回收，內存增長導致泄露。

1. DOM引用 當我們把DOM的引用保存在一個數組或Map中，即使移除了元素，但仍然有引用，導致無法回收內存。例如：

var ele={
 img : document.getElementById('my_img')
};
function fun(){
 ele.img.src="http://www.baidu.com/1.png";
};
function foo(){
 document.body.removeChild(document.getElementById('my_img'));
};

即使foo方法將my_img元素移除，但fun仍有引用，無法回收。

4.3 內存泄露識別方法

1. 瀏覽器

通過Chrome瀏覽器查看內存占用：

步驟如下：

• 打開開發者工具，選擇 Timeline 面板
• 在頂部的Capture字段里面勾選 Memory
• 點擊左上角的錄制按鈕
• 在頁面上進行各種操作，模擬用戶的使用情況
• 一段時間后，點擊對話框的 **stop **按鈕，面板上就會顯示這段時間的內存占用情況

如果內存占用基本平穩，接近水平，就說明不存在內存泄漏。

反之，就是內存泄漏了。

1. 命令行

命令行可以使用 Node 提供的process.memoryUsage方法。

console.log(process.memoryUsage());
// { rss: 27709440,
// heapTotal: 5685248,
// heapUsed: 3449392,
// external: 8772 }

process.memoryUsage返回一個對象，包含了 Node 進程的內存占用信息。該對象包含四個字段，單位是字節，含義如下。

• rss（resident set size）：所有內存占用，包括指令區和堆棧。
• heapTotal："堆"占用的內存，包括用到的和沒用到的。
• heapUsed：用到的堆的部分。
• external： V8 引擎內部的 C++ 對象占用的內存。

判斷內存泄漏，以heapUsed字段為準。

公眾號：前端自習課