搞定javascript内存泄漏

Posted 2021-05-08 hugo233

闲来无事学习, 这是一个有追求的技术人应有的生活方式, 正好今天我很闲, 所以来学习一下关于内存泄漏的知识, 开始吧

1、什么是内存泄漏

在了解什么是内存泄漏之前, 我们应该要对内存是什么有个概念, 随机存取存储器（英语：Random Access Memory，缩写：RAM）是与 CPU 直接交换数据的内部存储器。它可以随时读写, 而且速度很快，通常作为操作系统或其他正在运行中的程序的临时资料存储介质。

什么是内存泄漏? :

程序不再需要使用的内存, 但是又没有及时释放, 就叫做内存泄漏!

然后在理解泄漏之前, 我们的了解下内存的管理, 在一些底层语言中, 如C语言, 内存是需要开发者自己分配和释放的, 通过malloc、free等函数进行内存管理.

<pre class="custom">`char * buffer;
// 使用malloc申请内存空间
buffer = (char*) malloc (66);
// do something ...
// 不需要时, 释放掉内存空间引用
free(buffer);

上面这一小段代码就是C语言中关于内存的申请和释放, 但是众所周知在javascript中是不需要开发者手动管理内存的, 在Chrome中有V8引擎帮我们自动进行内存的分配和回收, 这就是垃圾回收机制, 但这并不代表我们在编写代码是不需要考虑内存的事情, 因为V8垃圾回收机制是有特定的规则的, 了解这些规则可以让我们避免写出内存泄漏的烂代码.

那么先了解下javascript垃圾回收机制常见的两种方法吧:

1. 引用计数算法
2. 标记清除算法

引用计数法

IE使用的是引用计数算法, 这种方法无法解决循环引用的垃圾回收问题, 容易造成内存泄漏

那么什么是引用计数算法呢? 什么又是循环引用问题呢?

所谓引用计数即, 我们有一个变量每次被引用GC机制就会给这个变量计数加一, 当引用减少就计数减一, 如果计数为零, 在下一次垃圾回收时, 就会被释放掉.

<pre class="custom">`let obj = {}; // obj计数为0
let a = obj; // obj计数为1
let b = obj; // obj计数为2
let a = null; // obj计数为1
let b = null; // Obj计数为0, 下次垃圾回收将obj内存释放

以上代码演示的就是引用计数法垃圾回收机制, 当存在循环引用的情况就没救了

<pre class="custom">`let obj = {};
let obj2 = {};
obj.o = obj2; // obj2计数为1
obj2.o = obj; // obj计数为1

这就是循环引用, 所以垃圾回收机制并不会对obj, obj2进行内存释放, 变量常驻内存, 导致内存泄漏.

那么说完了引用计数法, 我们再来看看主流浏览器目前所用的垃圾回收算法 – 标记清除法,

从2012年起，所有现代浏览器都使用了标记清除垃圾回收算法。所有对JavaScript垃圾回收算法的改进都是基于标记-清除算法的改进，并没有改进标记-清除算法本身和它对“对象是否不再需要”的简化定义。

标记清除法

这个算法假定设置一个叫做根（root）的对象（在Javascript里，根是全局对象）。垃圾回收器将定期从根开始，找所有从根开始引用的对象，然后继续找这些对象引用的对象.

在开始说标记清除法之前, 补说一个知识点, 就是栈和堆的概念, 看看下面的例子

<pre class="custom">`let obj = {};
let obj2 = {};

obj = null;
obj2 = null;

我们知道, 在javascript中, 除了八大基本类型(截至目前为止是八种), 剩下的都是对象类型, 在js中对象类型都是引用类型, 内容的实体是存在堆中的, 如下面我画的这张图所示:

当我们重新赋值obj, obj1的时候内存结构会变成这样

堆内存中的对象没有人引用他们, 但是他们还占用这内存, 这时候就需要我们的垃圾回收出场销毁他们了, V8引擎的垃圾回收机制不仅销毁掉堆内存中无人引用的空间, 还会对堆内存进行碎片整理, V8的GC(垃圾回收)工作如下面动图所示:

V8的GC大致可以分为以下几个步骤

第一步，通过 GC Root 标记空间中活动对象和非活动对象。目前V8采用的是可访问性算法, 从GC Root出发遍历所有的对象, 通过GC Root可以遍历到的标记为可访问的, 称为活动对象,必须保留在内存中, GC Root无法遍历到的标记为不可访问的, 称为非活动对象, 这些不可访问的对象将会被GC清理掉.

第二步，回收非活动对象所占据的内存。其实就是在所有的标记完成之后，统一清理内存中所有被标记为可回收的对象。

第三步，做内存整理。一般来说，频繁回收对象后，内存中就会存在大量不连续空间，我们把这些不连续的内存空间称为内存碎片。

受代际假说的影响, V8引擎采用两个垃圾回收器, 主垃圾回收器–Major GC、副垃圾回收器–Minor GC(Scavenger), 你可能会问什么是代际假说:

第一个是大部分对象都是“朝生夕死”的，也就是说大部分对象在内存中存活的时间很短，比如函数内部声明的变量，或者块级作用域中的变量，当函数或者代码块执行结束时，作用域中定义的变量就会被销毁。因此这一类对象一经分配内存，很快就变得不可访问；

第二个是不死的对象，会活得更久，比如全局的 window、DOM、Web API 等对象。

这两个回收器的作用如下:

• 主垃圾回收器 -Major GC，主要负责老生代的垃圾回收。
• 副垃圾回收器 -Minor GC (Scavenger)，主要负责新生代的垃圾回收。

这里又会引出新生代内存和老生代内存的概念, 将堆内存分成两块区域

新生代的内存区域一般比较小, 但是垃圾回收得会比较频繁, 而老生代内存区的特点就是对象占用空间相对较大, 对象存活时间较长, 垃圾回收的频率也较低.

对了补一句, 垃圾回收时是会阻塞进程的.

2、常见的内存泄漏情况

了解垃圾回收和内存泄漏是什么之后, 我们来看一些常见的内存泄漏场景:

1. 意外的全局变量

前面我们提到有些对象是常驻内存的, 视为不死对象, 如window对象, 是浏览器中javascript的顶级对象, 它的存在贯穿这个javascript的生命周期, 如果我们不小心把庞大又用不上的变量挂到了window对象上, 将会造成内存泄漏, 当然这是一个很低级的错误.

<pre class="custom">`function test() {
  // 漏掉了声明, 将会自动挂载到window对象下
  str = '';
  for (let i = 0; i < 100000; i++) {
   str += 'xx';
  }
  return str;
}
// test执行结束后, str应该就没用了, 但是它常驻在了内存中
test();

2. 滥用闭包

此处来顺便了解下闭包的概念, 闭包的概念网上很多说的都比较抽象, 我个人理解的闭包是:

函数和其可操作的其他作用域变量的词法环境称为闭包

当然了如果我是个杠精, 可能会说with语法是不是也算闭包呢? 按照定义with不是函数所以不属于闭包.

MDN中对闭包的描述:

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。

闭包是静态作用域(又称为词法作用域)语言独有的功能.

<pre class="custom">`function fn() {
  const x = 'xx';
  return function() {
    return x;
 }
}
const getX = fn();
console.log(getX());

如上面的例子就是一个闭包, fn执行结束之后内部变量并没有销毁, 我们在全局作用域下可以通过getX访问到fn函数作用域内的变量x.

如果不好理解可以看下上面提到的静态作用域(又称词法作用域), 看到静态作用域应该你会问, 有没有动态作用域呢, 但是是有的, bash脚本采用的就是动态作用域, javascript采用的是静态作用域, 闭包是静态作用域采用的功能.

看两个例子

<pre class="custom">`const x = 123;
function fn() {
  console.log(x);
}
function fn2() {
  const x = 345;
  fn();
}
fn2(); // 结果是123

静态作用域: fn中输出的x所处的作用域是在定义时确定的

再看个动态作用域的例子

<pre class="custom">`# test.sh
value="global";
function fn() {
 echo $value;
}
function fn2() {
 local value="local";
 fn;
}
fn2; # 结果是local

动态作用域: fn中输出的x所处的作用域是在调用时确定的

还有一点, 只有滥用闭包才能叫内存泄漏, 因为根据定义只有我们用不到了, 而且没有被销毁的内存才叫内存泄漏, 闭包中的值是我们用到的所以不应该叫做内存泄漏.

<pre class="custom">`function generateRandomMath() {
 let x = Math.random();
  return function() {
    return x;
  }
}

如上面这个例子就是滥用闭包了, 就该叫做内存泄漏

3. 被遗忘的定时器

这个没什么好说的, 就是设置了定时器请记住在不要的时候使用clearInterval或者clearTImeout给他关一下.

4. DOM相关

给某个dom节点绑定了很多事件, 使用过程中dom节点被移除但是被释放内存

我们来看个例子

<pre class="custom">`<button class="remove">remove bbb</button>
<div class="box">bbb</div>
<script> const box = document.querySelector('.box');

  document.querySelector('.remove').addEventListener('click', () => {
    document.body.removeChild(box);
    console.log(box);
  }) </script>

移除了box元素后, box仍然占用内存, 这也是内存泄漏, 因为box用不到了但是没有释放内存

3、总结

以上就是我学习过程中的总结, 写下来方便以后复习, 顺便分享一下希望对看到这篇文章的你有一点点帮助。

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