javascript記憶體管理詳細解析_基礎知識

介紹

低層次的語言，如C，具有低層級的記憶體管理命令，如：malloc()和free()，需要開發人員手工釋放記憶體。然而像javascript這樣的進階語言情況則不同，對象（objects, strings 等）建立的時候分配記憶體，當他們不在使用的時候記憶體會被自動回收，這個自動回收的過程被稱為記憶體回收。因為記憶體回收的存在，讓javascript等進階語言開發人員產生了一個錯誤的認識，以為可以不用關心記憶體管理。

記憶體生命週期

不管什麼樣的程式設計語言，記憶體的生命週期基本上是一致的。

1.分配你需要的記憶體

2.使用他進行讀寫操作

3.當記憶體不需要的時候，釋放資源

步驟1和步驟2對於所有語言都一樣，能明顯覺察到。至於步驟3，低層級語言需要開發人員顯式執行。而對於像javascript這樣的進階語言，這部分操作是交給解析器完成的，所以你不會覺察到。

javascript中的分配操作

值的初始化

在為變數賦值的時候，javascript會完成記憶體的分配工作。

複製代碼 代碼如下:

var n = 123; // 為數字分配記憶體
var s = "azerty"; // 為字串分配記憶體

var o = {
  a: 1,
  b: null
}; // 為包含屬性值的object對象分配記憶體

var a = [1, null, "abra"]; // 為包含值的數組分配記憶體

function f(a){
  return a + 2;
} // 為函數分配記憶體（函數是可調用的對象）

// 函數運算式同樣也是對象，存在分配記憶體的情況
someElement.addEventListener('click', function(){
  someElement.style.backgroundColor = 'blue';
}, false);

通過函數調用完成分配

一些函數當執行完畢之後，同樣存在對象分配的情況發生。

複製代碼 代碼如下:

var d = new Date();
var e = document.createElement('div'); // 分配一個 DOM 元素

一些方法會分配新值或者對象。

複製代碼 代碼如下:

var s = "azerty";
var s2 = s.substr(0, 3); // s2 是一個新的字串
// 由於字串是不變的，javascript會為[0, 3]範圍的內容建立一個新的字串

var a = ["ouais ouais", "nan nan"];
var a2 = ["generation", "nan nan"];
var a3 = a.concat(a2); // 把 a 和 a2 結合在一起，產生一個新的數組

對值的使用

對值的使用，其實也就是對分配後的記憶體執行讀寫操作。這些操作包括：對變數或者對象的屬性進行讀寫操作，或者向函數傳遞參數。

當不再需要的時候，釋放記憶體

絕大多數記憶體管理的問題都發生在這個階段。最難做的事情是，如何判定分配的記憶體不再需要。這往往需要開發人員做出判定，程式在什麼時候不再需要記憶體，並釋放他所佔資源。

進階語言的解析器中嵌入了一個叫做“垃圾收集器”的程式，他的工作是用來跟蹤記憶體的分配和使用，判定記憶體是否被需要，在不再需要的時候執行資源釋放操作。他只能獲得一個近似值，因為判斷一個記憶體是否被需要，這是個不確定的問題（不能通過一種演算法解決）。

記憶體回收

正如上文所述，我們無法準確的做到自動判定“記憶體不再需要”。所以，記憶體回收對該問題的解決方案有局限性。本節將解釋必要的概念，瞭解主要的垃圾收集演算法和它們的局限性。

引用

記憶體回收中一個主要的概念是引用。在記憶體管理中，當一個對象無論是顯式的還是隱式的使用了另外一個對象，我們就說他引用了另外一個對象。例如，javascript對象存在一個隱式的指向原型的引用，還有顯式指向他的屬性值的引用。

在這裡，對象的概念超出了javascript傳統意義上對象的概念，他還包括函數範圍和全域範圍。

使用引用計數演算法的記憶體回收

下面要介紹的是一種最理想化的演算法，引入了 “對象不再需要” 和 “沒有其他對象引用該對象” 的概念。當該對象的引用指標變為0的時候，就認為他可以被回收。

例子：

複製代碼 代碼如下:

var o = {
  a: {
    b:2
  }
}; // 建立了兩個對象. 一個對象（a）被另外一個對象（o引用的對象）引用，並把a作為他的屬性
// 該對象又被變數o引用
// 很明顯，這時沒有對象能被回收

 
var o2 = o; // 變數 o2 再次引用了該對象
o = 1; // o 不再引用該對象，只有o2還在引用該對象

var oa = o2.a; // oa引用 o2 的屬性對象 a
// 該對象被其他兩個對象引用，分別是o2的屬性a和oa變數

o2 = "yo"; // 該對象已經不再被其他對象引用了，但是他的屬性a任然被oa變數引用，所以他還不能被釋放

oa = null; // 現在屬性a也不再被別的對象引用，該對象可以被回收了

限制：迴圈

該演算法有其局限性，當一個對象引用另外一個對象，當形成循環參考時，即時他們不再被需要了，垃圾收集器也不會回收他們。

複製代碼 代碼如下:

function f(){
  var o = {};
  var o2 = {};
  o.a = o2; // o 引用 o2
  o2.a = o; // o2 引用 o

  return "azerty";
}

f();
// 兩個對象被建立，並形成相互引用
// 函數調用結束之後，他們不會脫離函數範圍，雖然他們不會被使用，但不會被釋放
// 這是因為，引用計數的演算法判定只要對象存在被引用的情況，那麼就不能對其執行記憶體回收

現實中的例子
ie6、7中，在dom對象上使用引用計數的演算法，這裡會存在記憶體泄露的問題。

複製代碼 代碼如下:

var div = document.createElement("div");
div.onclick = function(){
  doSomething();
}; // div 通過 click 屬性引用了事件處理常式
// 當事件處理函數中訪問了div變數的時候，會形成循環參考，將導致兩個對象都不會被回收，造成記憶體泄露

標記 - 清除演算法

他引入了“對象不再需要”和“對象不可訪問（對象不可達）”的概念。該演算法假設有一系列的根對象（javascript中的根對象就是全域對象），每隔一段時間，垃圾收集器就會從根對象開始，遍曆所以他引用的對象，然後再遍曆引用對象引用的對象，以此類推。使用這種方式，垃圾收集器可以獲得所有可訪問的對象，回收那些不可訪問的對象。

這種演算法比之前的演算法好些，0引用的對象會被設定為不可訪問對象，同時他也避免了循環參考造成的困惱。

截止2012年，大多數現代瀏覽器使用的是這種“標記-清除演算法”的記憶體回收行程。JavaScript垃圾收集領域（代/增量/並發/並行的垃圾收集），在過去的幾年改善了與之相關的演算法，但是垃圾收集演算法本身（標記-清除演算法）和“如何判定一個對象不再需要”並沒有得以改善。

周期不再是一個問題

在第一個例子中，函數調用結束之後，這兩個對象不會被全域對象引用，也不會被全域對象引用的對象引用。因此，他們會被javascript記憶體回收行程標記為不可訪問對象。這種事情同樣也發生在第二個例子中，當div和事件處理函數被記憶體回收行程標記為不可訪問，他們就會被釋放掉。

限制：對象需要明確的標記為不可訪問

這種標記的方法存在局限，但是我們在編程中被沒有接觸到他，所以我們很少關心記憶體回收相關的內容。