web前端进阶知识之JavaScript内存机制讲解

Posted 2021-01-19

一 背景

var a = 20;

var b = ‘abc‘;

var c = true;

var d = { m: 20 }

因为javascript具有自动垃圾回收机制，所以对于前端开发来说，内存空间并不是一个经常被提及的概念，很容易被大家忽视。特别是很多不是计算机专业的朋友在进入到前端之后，会对内存空间的认知比较模糊，甚至有些人干脆就是一无所知.

当然也包括我自己。在很长一段时间里认为内存空间的概念在JS的学习中并不是那么重要。可是后我当我回过头来重新整理JS基础时，发现由于对它们的模糊认知，导致了很多东西我都理解得并不明白。比如最基本的引用数据类型和引用传递到底是怎么回事儿？比如浅复制与深复制有什么不同？还有闭包，原型等等.

因此后来我才渐渐明白，想要对JS的理解更加深刻，就必须对内存空间有一个清晰的认知.

二 栈与堆

与c++类似,javaScipt中的内存也分为栈区和堆区,它们存储数据的机制不同,导致存储数据的类型也不同,栈区主要存储简单数据类型,堆区主要存储引用数据类型.

首先我们简单了解下栈的存取方式,这里我们可以通过类比乒乓球盒子来分析。如下图

这种乒乓球的存放方式与栈中存取数据的方式如出一辙。处于盒子中最顶层的乒乓球5，它一定是最后被放进去，但可以最先被使用。而我们想要使用底层的乒乓球1，就必须将上面的4个乒乓球取出来，让乒乓球1处于盒子顶层。这就是栈空间先进后出，后进先出的特点。图中已经详细的表明了栈空间的存储原理。

堆存取数据的方式，则与书架与书非常相似。书虽然也整齐的存放在书架上，但是我们只要知道书的名字，我们就可以很方便的取出我们想要的书，而不用像从乒乓球盒子里取乒乓一样，非得将上面的所有乒乓球拿出来才能取到中间的某一个乒乓球。好比在JSON格式的数据中，我们存储的key-value是可以无序的，因为顺序的不同并不影响我们的使用，我们只需要关心书的名字。

三 复杂数据类型与基本数据类型

基础数据类型都是一些简单的数据段，JavaScript中有5中基础数据类型，分别是Undefined、Null、Boolean、Number、String。基础数据类型都是按值访问，因为我们可以直接操作保存在变量中的实际的值。复杂数据类型 包括数组,对象等.

四 引用数据类型与堆内存

与其他语言不同，JS的引用数据类型，比如数组Array，它们值的大小是不固定的。引用数据类型的值是保存在堆内存中的对象。JavaScript不允许直接访问堆内存中的位置，因此我们不能直接操作对象的堆内存空间。在操作对象时，实际上是在操作对象的引用而不是实际的对象。因此，引用类型的值都是按引用访问的。这里的引用，我们可以粗浅地理解为保存在变量对象中的一个地址，该地址与堆内存的实际值相关联。

为了更好的搞懂变量对象与堆内存，我们可以结合以下例子与图解进行理解.

var b = { m: 20 }; // 变量b存在栈中，对应的值就是一个索引指向对象{m: 20},{m:20}作为对象存在于堆内存中.

因此当我们要访问堆内存中的引用数据类型时，实际上我们首先是从变量对象中获取了该对象的地址引用（或者地址指针），然后再从堆内存中取得我们需要的数据。

理解了JS的内存空间，我们就可以借助内存空间的特性来验证一下引用类型的一些特点了。

在前端面试中我们常常会遇到这样一个类似的题目

// demo01.js

var a = 20;

var b = a;

b = 30;

// 这时a的值是多少？

// demo02.js

var m = { a: 10, b: 20 }

var n = m;

n.a = 15;

// 这时m.a的值是多少

在变量对象中的数据发生复制行为时，系统会自动为新的变量分配一个新值。var b = a执行之后，a与b虽然值都等于20，但是他们其实已经是相互独立互不影响的值了。具体如图。所以我们修改了b的值以后，a的值并不会发生变化。

demo01图解

在demo02中，我们通过var n = m执行一次复制引用类型的操作。引用类型的复制同样也会为新的变量自动分配一个新的值保存在变量对象中，但不同的是，这个新的值，仅仅只是引用类型的一个地址指针。当地址指针相同时，尽管他们相互独立，但是在变量对象中访问到的具体对象实际上是同一个。如图所示

因此当我改变n时，m也发生了变化。这就是引用类型的特性。

通过内存的角度来理解，是不是感觉要轻松很多。除此之外，我们还可以以此为基础，一步一步的理解JavaScript的执行上下文，作用域链，闭包，原型链等重要概念。