前言

像C語言這樣的底層語言一般都有底層的內(nèi)存管理接口，比如 malloc()和free()用于分配內(nèi)存和釋放內(nèi)存。 而對(duì)于JavaScript來說，會(huì)在創(chuàng)建變量（對(duì)象，字符串等）時(shí)分配內(nèi)存，并且在不再使用它們時(shí)“自動(dòng)”釋放內(nèi)存，這個(gè)自動(dòng)釋放內(nèi)存的過程稱為垃圾回收。 因?yàn)樽詣?dòng)垃圾回收機(jī)制的存在，讓大多Javascript開發(fā)者感覺他們可以不關(guān)心內(nèi)存管理，所以會(huì)在一些情況下導(dǎo)致內(nèi)存泄漏。

內(nèi)存生命周期

 

JS 環(huán)境中分配的內(nèi)存有如下聲明周期：

1. 內(nèi)存分配：當(dāng)我們申明變量、函數(shù)、對(duì)象的時(shí)候，系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)為他們分配內(nèi)存
2. 內(nèi)存使用：即讀寫內(nèi)存，也就是使用變量、函數(shù)等
3. 內(nèi)存回收：使用完畢，由垃圾回收機(jī)制自動(dòng)回收不再使用的內(nèi)存

JS 的內(nèi)存分配

為了不讓程序員費(fèi)心分配內(nèi)存，JavaScript 在定義變量時(shí)就完成了內(nèi)存分配。

 

有些函數(shù)調(diào)用結(jié)果是分配對(duì)象內(nèi)存：

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

有些方法分配新變量或者新對(duì)象：

var s = "azerty"; 
var s2 = s.substr(0, 3); // s2 是一個(gè)新的字符串 
// 因?yàn)樽址遣蛔兞浚?nbsp;
// JavaScript 可能決定不分配內(nèi)存， 
// 只是存儲(chǔ)了 [0-3] 的范圍。 
var a = ["ouais ouais", "nan nan"]; 
var a2 = ["generation", "nan nan"]; 
var a3 = a.concat(a2);  
// 新數(shù)組有四個(gè)元素，是 a 連接 a2 的結(jié)果 

JS 的內(nèi)存使用

使用值的過程實(shí)際上是對(duì)分配內(nèi)存進(jìn)行讀取與寫入的操作。 讀取與寫入可能是寫入一個(gè)變量或者一個(gè)對(duì)象的屬性值，甚至傳遞函數(shù)的參數(shù)。

var a = 10; // 分配內(nèi)存 
console.log(a); // 對(duì)內(nèi)存的使用 

JS 的內(nèi)存回收

JS 有自動(dòng)垃圾回收機(jī)制，那么這個(gè)自動(dòng)垃圾回收機(jī)制的原理是什么呢？ 其實(shí)很簡單，就是找出那些不再繼續(xù)使用的值，然后釋放其占用的內(nèi)存。

大多數(shù)內(nèi)存管理的問題都在這個(gè)階段。 在這里最艱難的任務(wù)是找到不再需要使用的變量。

不再需要使用的變量也就是生命周期結(jié)束的變量，是局部變量，局部變量只在函數(shù)的執(zhí)行過程中存在， 當(dāng)函數(shù)運(yùn)行結(jié)束，沒有其他引用(閉包)，那么該變量會(huì)被標(biāo)記回收。

全局變量的生命周期直至瀏覽器卸載頁面才會(huì)結(jié)束，也就是說全局變量不會(huì)被當(dāng)成垃圾回收。

因?yàn)樽詣?dòng)垃圾回收機(jī)制的存在，開發(fā)人員可以不關(guān)心也不注意內(nèi)存釋放的有關(guān)問題，但對(duì)無用內(nèi)存的釋放這件事是客觀存在的。 不幸的是，即使不考慮垃圾回收對(duì)性能的影響，目前***的垃圾回收算法，也無法智能回收所有的極端情況。

接下來我們來探究一下 JS 垃圾回收的機(jī)制。

垃圾回收

引用

垃圾回收算法主要依賴于引用的概念。

在內(nèi)存管理的環(huán)境中，一個(gè)對(duì)象如果有訪問另一個(gè)對(duì)象的權(quán)限（隱式或者顯式），叫做一個(gè)對(duì)象引用另一個(gè)對(duì)象。

例如，一個(gè)Javascript對(duì)象具有對(duì)它原型的引用（隱式引用）和對(duì)它屬性的引用（顯式引用）。

在這里，“對(duì)象”的概念不僅特指 JavaScript 對(duì)象，還包括函數(shù)作用域（或者全局詞法作用域）。

引用計(jì)數(shù)垃圾收集

這是最初級(jí)的垃圾回收算法。

引用計(jì)數(shù)算法定義“內(nèi)存不再使用”的標(biāo)準(zhǔn)很簡單，就是看一個(gè)對(duì)象是否有指向它的引用。 如果沒有其他對(duì)象指向它了，說明該對(duì)象已經(jīng)不再需了。

 

由上面可以看出，引用計(jì)數(shù)算法是個(gè)簡單有效的算法。但它卻存在一個(gè)致命的問題：循環(huán)引用。

如果兩個(gè)對(duì)象相互引用，盡管他們已不再使用，垃圾回收不會(huì)進(jìn)行回收，導(dǎo)致內(nèi)存泄露。

來看一個(gè)循環(huán)引用的例子：

 

上面我們申明了一個(gè)函數(shù) f ，其中包含兩個(gè)相互引用的對(duì)象。 在調(diào)用函數(shù)結(jié)束后，對(duì)象 o1 和 o2 實(shí)際上已離開函數(shù)范圍，因此不再需要了。 但根據(jù)引用計(jì)數(shù)的原則，他們之間的相互引用依然存在，因此這部分內(nèi)存不會(huì)被回收，內(nèi)存泄露不可避免了。

再來看一個(gè)實(shí)際的例子：

var div = document.createElement("div"); 
div.onclick = function() { 
 console.log("click"); 
}; 
 

上面這種JS寫法再普通不過了，創(chuàng)建一個(gè)DOM元素并綁定一個(gè)點(diǎn)擊事件。 此時(shí)變量 div 有事件處理函數(shù)的引用，同時(shí)事件處理函數(shù)也有div的引用?。╠iv變量可在函數(shù)內(nèi)被訪問）。 一個(gè)循序引用出現(xiàn)了，按上面所講的算法，該部分內(nèi)存無可避免的泄露了。

為了解決循環(huán)引用造成的問題，現(xiàn)代瀏覽器通過使用標(biāo)記清除算法來實(shí)現(xiàn)垃圾回收。

標(biāo)記清除算法

標(biāo)記清除算法將“不再使用的對(duì)象”定義為“無法達(dá)到的對(duì)象”。 簡單來說，就是從根部（在JS中就是全局對(duì)象）出發(fā)定時(shí)掃描內(nèi)存中的對(duì)象。 凡是能從根部到達(dá)的對(duì)象，都是還需要使用的。 那些無法由根部出發(fā)觸及到的對(duì)象被標(biāo)記為不再使用，稍后進(jìn)行回收。

從這個(gè)概念可以看出，無法觸及的對(duì)象包含了沒有引用的對(duì)象這個(gè)概念（沒有任何引用的對(duì)象也是無法觸及的對(duì)象）。 但反之未必成立。

工作流程：

1. 垃圾收集器會(huì)在運(yùn)行的時(shí)候會(huì)給存儲(chǔ)在內(nèi)存中的所有變量都加上標(biāo)記。
2. 從根部出發(fā)將能觸及到的對(duì)象的標(biāo)記清除。
3. 那些還存在標(biāo)記的變量被視為準(zhǔn)備刪除的變量。
4. ***垃圾收集器會(huì)執(zhí)行***一步內(nèi)存清除的工作，銷毀那些帶標(biāo)記的值并回收它們所占用的內(nèi)存空間。

 

循環(huán)引用不再是問題了

再看之前循環(huán)引用的例子：

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

函數(shù)調(diào)用返回之后，兩個(gè)循環(huán)引用的對(duì)象在垃圾收集時(shí)從全局對(duì)象出發(fā)無法再獲取他們的引用。 因此，他們將會(huì)被垃圾回收器回收。

內(nèi)存泄漏

什么是內(nèi)存泄漏

程序的運(yùn)行需要內(nèi)存。只要程序提出要求，操作系統(tǒng)或者運(yùn)行時(shí)（runtime）就必須供給內(nèi)存。

對(duì)于持續(xù)運(yùn)行的服務(wù)進(jìn)程（daemon），必須及時(shí)釋放不再用到的內(nèi)存。 否則，內(nèi)存占用越來越高，輕則影響系統(tǒng)性能，重則導(dǎo)致進(jìn)程崩潰。

本質(zhì)上講,內(nèi)存泄漏就是由于疏忽或錯(cuò)誤造成程序未能釋放那些已經(jīng)不再使用的內(nèi)存，造成內(nèi)存的浪費(fèi)。

內(nèi)存泄漏的識(shí)別方法

經(jīng)驗(yàn)法則是，如果連續(xù)五次垃圾回收之后，內(nèi)存占用一次比一次大，就有內(nèi)存泄漏。 這就要求實(shí)時(shí)查看內(nèi)存的占用情況。

在 Chrome 瀏覽器中，我們可以這樣查看內(nèi)存占用情況

1. 打開開發(fā)者工具，選擇 Performance 面板
2. 在頂部勾選 Memory
3. 點(diǎn)擊左上角的 record 按鈕
4. 在頁面上進(jìn)行各種操作，模擬用戶的使用情況
5. 一段時(shí)間后，點(diǎn)擊對(duì)話框的 stop 按鈕，面板上就會(huì)顯示這段時(shí)間的內(nèi)存占用情況

來看一張效果圖：

 

我們有兩種方式來判定當(dāng)前是否有內(nèi)存泄漏：

1. 多次快照后，比較每次快照中內(nèi)存的占用情況，如果呈上升趨勢(shì)，那么可以認(rèn)為存在內(nèi)存泄漏
2. 某次快照后，看當(dāng)前內(nèi)存占用的趨勢(shì)圖，如果走勢(shì)不平穩(wěn)，呈上升趨勢(shì)，那么可以認(rèn)為存在內(nèi)存泄漏

在服務(wù)器環(huán)境中使用 Node 提供的 process.memoryUsage 方法查看內(nèi)存情況

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

process.memoryUsage返回一個(gè)對(duì)象，包含了 Node 進(jìn)程的內(nèi)存占用信息。

該對(duì)象包含四個(gè)字段，單位是字節(jié)，含義如下:

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

判斷內(nèi)存泄漏，以heapUsed字段為準(zhǔn)。

常見的內(nèi)存泄露案例

意外的全局變量

function foo() {
 bar1 = 'some text'; // 沒有聲明變量 實(shí)際上是全局變量 => window.bar1
 this.bar2 = 'some text' // 全局變量 => window.bar2
}
foo();

在這個(gè)例子中，意外的創(chuàng)建了兩個(gè)全局變量 bar1 和 bar2

被遺忘的定時(shí)器和回調(diào)函數(shù)

在很多庫中, 如果使用了觀察者模式, 都會(huì)提供回調(diào)方法, 來調(diào)用一些回調(diào)函數(shù)。 要記得回收這些回調(diào)函數(shù)。舉一個(gè) setInterval的例子：

var serverData = loadData();
setInterval(function() {
 var renderer = document.getElementById('renderer');
 if(renderer) {
 renderer.innerHTML = JSON.stringify(serverData);
 }
}, 5000); // 每 5 秒調(diào)用一次

如果后續(xù) renderer 元素被移除，整個(gè)定時(shí)器實(shí)際上沒有任何作用。 但如果你沒有回收定時(shí)器，整個(gè)定時(shí)器依然有效, 不但定時(shí)器無法被內(nèi)存回收， 定時(shí)器函數(shù)中的依賴也無法回收。在這個(gè)案例中的 serverData 也無法被回收。

閉包

在 JS 開發(fā)中，我們會(huì)經(jīng)常用到閉包，一個(gè)內(nèi)部函數(shù)，有權(quán)訪問包含其的外部函數(shù)中的變量。 下面這種情況下，閉包也會(huì)造成內(nèi)存泄露:

 

這段代碼，每次調(diào)用 replaceThing 時(shí)，theThing 獲得了包含一個(gè)巨大的數(shù)組和一個(gè)對(duì)于新閉包 someMethod 的對(duì)象。 同時(shí) unused 是一個(gè)引用了 originalThing 的閉包。

這個(gè)范例的關(guān)鍵在于，閉包之間是共享作用域的，盡管 unused 可能一直沒有被調(diào)用，但是 someMethod 可能會(huì)被調(diào)用，就會(huì)導(dǎo)致無法對(duì)其內(nèi)存進(jìn)行回收。 當(dāng)這段代碼被反復(fù)執(zhí)行時(shí)，內(nèi)存會(huì)持續(xù)增長。

DOM 引用

很多時(shí)候, 我們對(duì) Dom 的操作, 會(huì)把 Dom 的引用保存在一個(gè)數(shù)組或者 Map 中。

 

上述案例中，即使我們對(duì)于 image 元素進(jìn)行了移除，但是仍然有對(duì) image 元素的引用，依然無法對(duì)齊進(jìn)行內(nèi)存回收。

另外需要注意的一個(gè)點(diǎn)是，對(duì)于一個(gè) Dom 樹的葉子節(jié)點(diǎn)的引用。 舉個(gè)例子: 如果我們引用了一個(gè)表格中的td元素，一旦在 Dom 中刪除了整個(gè)表格，我們直觀的覺得內(nèi)存回收應(yīng)該回收除了被引用的 td 外的其他元素。 但是事實(shí)上，這個(gè) td 元素是整個(gè)表格的一個(gè)子元素，并保留對(duì)于其父元素的引用。 這就會(huì)導(dǎo)致對(duì)于整個(gè)表格，都無法進(jìn)行內(nèi)存回收。所以我們要小心處理對(duì)于 Dom 元素的引用。

如何避免內(nèi)存泄漏

記住一個(gè)原則：不用的東西，及時(shí)歸還。

1. 減少不必要的全局變量，使用嚴(yán)格模式避免意外創(chuàng)建全局變量。
2. 在你使用完數(shù)據(jù)后，及時(shí)解除引用（閉包中的變量，dom引用，定時(shí)器清除）。
3. 組織好你的邏輯，避免死循環(huán)等造成瀏覽器卡頓，崩潰的問題。