垃圾收集机制

Posted 2020-12-02 princess-knight

一、垃圾收集原理与意义

       在C和C++之类的语言中，开发人员的一项基本任务就是手动跟踪内存的使用情况，这是造成很多问题的根源。javascript具有垃圾收集机制，也就是说，执行环境会负责管理代码执行过程中使用的内存。在编写JavaScript程序时，开发人员不再关心内存使用问题，所需内存的分配以及无用内存的回收完全实现了自动管理。这种垃圾收集机制的原理很简单：找出那些不再继续使用的变量，然后释放其占用的内存。为此，垃圾收集器会按照固定时间间隔（或代码执行中预定的收集时间），周期性地执行这一操作。

        局部变量只在函数执行过程中存在。而在这个过程中，会为局部变量在栈（或堆）内存上分配相应的空间，以便存储它们的值。然后在函数中使用这些变量，直至函数执行结束。此时，局部变量就没有存在的必要了，因此可以释放他们的内存以供将来使用。在这种情况下，很容易判断变量是否还有存在的必要；但并非所有情况下就这么容易得出结论。垃圾收集器必须跟踪哪个变量有用哪个变量没用，对于不再有用的对象打上标记，以备将来回收其占用的内存。

二、垃圾收集策略

        现在各大浏览器通常采用的垃圾回收策略有两种：标记清除和引用计数。

1. 标记清除

        JavaScript最常用的垃圾收集方式就是标记清除（mark-and-sweep）。当变量进入环境时，就将该变量标记为"进入环境"。从逻辑上讲，永远不能释放进入环境的变量所占用的内存，因为只要执行流进入到相应的环境，就可能会用到它们。而当变量离开环境时，则将其标记为”离开环境“。

        垃圾收集器在运行的时候会给存储在内存上的所有变量都加上标记。然后，它会去掉环境中的变量以及被环境中的变量引用的变量的标记。而在此之后再被加上标记的变量将被视为准备删除的变量，原因是环境中的变量已经无法访问到这些变量了。最后，垃圾收集器完成内存清除工作，销毁那些带标记的值并回收他们所占用的内存空间。

2. 引用计数

       这一种垃圾收集策略不太常用，原因在于很容易造成严重的问题：循环引用。引用计数的含义是跟踪记录每个值被引用的次数。当声明了一个变量并将引用类型值赋给该变量时，则这个值得引用次数就是1。如果同一个值又被赋给另一个变量，则该值的引用次数加1。相反如果包含对这个值引用的变量又取到了另外一个值，则这个值的引用次数减1。当这个值的引用次数变成0时，则说明没有办法再访问这个值了，因而就可以将其占用的内存空间回收回来。这样当垃圾收集器下次再运行时，它就会释放那些引用次数为0的值所占用的内存。

       引用计数所带来的严重问题是循环引用。循环引用指的是对象A中包含一个指向对象B的指针，而对象B中也包含一个指向对象A的指针；使得引用次数永远不会变成零，不能被垃圾收集器收集，释放其所占用的内存。

function problem() {
    var objectA = new Object();
    var objectB = new Object();
    
    objectA.someOtherObject = objectB;
    objectB.anotherObject = objectA;
}

       在上面的例子中，objectA和objectB通过各自的属性相互引用；也就是说，这两个对象的引用次数都是2。在采用标记清除策略的实现中，由于函数执行后，这两个对象都离开了作用域，因此这种相互引用不是个问题。但在采用引用计数策略的实现中，当函数执行完毕后，objectA和objectB还将继续存在，因为它们的引用次数永远不是0。假如这个函数被重复多次调用，就会导致大量的内存得不到回收。

       在IE9之前版本中，有一部分对象并不是原生的Javascript对象。例如，其BOM和DOM中的对象就是使用C++以COM对象的形式实现的，而COM对象的垃圾收集机制采用的就是引用计数策略。因此，即使IE的Javascrip引擎是使用标记清除策略实现的，但Javascript访问的COM对象依然是基于引用计数策略的。

var element = document.getElementById("some_element");
var myObj =new Object();
myObj.element = element;
element.someObject = myObj;

      上面这个例子中，在一个DOM元素(element)与一个原生JavaScript对象(myObj)之间建立了循环引用。其中，变量myObj有一个名为element的属性指向element；而变量element有一个名为someObject的属性回指到myObj。由于循环引用，即使将例子中的DOM从页面中移除，内存也永远不会回收 。

       为避免这类问题，最好在不使用它们的时候手工断开原生Javascript与DOM元素之间的连接：

myObject.element = null;
element.someObject = null;

       将变量设为null意味着切断变量与它之前引用的值之间的连接。当垃圾收集器下次运行的时候，就会删除这些值并回收它们所占用的内存。IE9+把BOM和DOM对象都转换成了真正的Javascript对象。这样就消除了常见的内存泄露现象。

三、管理内存

       1. 触发垃圾收集

        IE的垃圾收集是根据内存分配量进行的，具体就是256个变量、4096个对象（或数组）字面量和数组元素（slot）或则64KB的字符串。达到上述的任何一个临界值，垃圾收集器就会运行。这种实现方式的问题在于，如果一个脚本中包含那么多变量，那么该脚本很可能会在其生命周期中一直保存着那么多的变量。而这样一来，垃圾收集器就不得不频繁地运行，造成严重的性能问题。IE7之后，其Javascript引擎改变了其垃圾收集例程：触发垃圾收集的变量分配、字面量和数组元素的临界值被调整为动态修正。IE7的各项临界初始值和IE6相同，如果垃圾收集例程回收的内存分配量低于15%，这时候把临界条件（变量、字面量、数组元素）加倍，如果例程回收了85%的内存分配量，则将各种临界值重置回默认值。

       2. 管理内存

       Javascript在进行内存管理时最主要的问题就是分配给Web浏览器的可用内存量通常要比分配给桌面应的少。这样做的目的是出于安全方面的考虑，目的是防止运行Javascript的网页耗尽全部系统内存而导致系统崩溃。内存限制问题不仅会影响给变量分配的内存，同时还会影响调用栈以及在一个线程中能够同时执行的语句数量。

        因此，确保占有最少的内存可以让页面获得更好的性能。而优化内存占用的最佳方式，就是为执行中的代码只保留必要的数据。一旦数据不再有用，最好通过将其值设置为null来解除其引用。这一做法适用于大多数全局变量和全局对象的属性。局部变量会在它们离开执行环境时自动被解除引用。

function createPerson(name) {
    var localPerson = new Object();
    localPerson.name = name;
    return localPerson;
}
var globalPerson = createPerson("Nicholas");
globalPerson = null;

       在这个例子中，由于localPerson在createPerson()函数执行完毕后就离开了其执行环境，因此无需显示地为它解除引用。但对于全局变量globalPerson，则需要我们在不使用它的时候手工为它解除引用。不过，解除一个值得引用并不意味着自动回收该值所占用的内存。解除引用真正的作用是让值脱离执行环境，以便垃圾收集器下次运行时将其回收。

四、减少垃圾收集

       1. 对象object优化       

        为了最大限度的实现对象的重用，应该像避免使用new语句一样避免使用{}来新建对象。

　　{“foo”:”bar”}这种方式新建的带属性的对象，常常作为方法的返回值来使用，可是这将会导致过多的内存创建，因此最好的解决办法是：每一次函数调用完成之后，将需要返回的数据放入一个全局的对象中，并返回此全局对象。如果使用这种方式，就意味着每一次方法调用都会导致全局对象内容的修改，这有可能会导致错误的发生。因此，一定要对此全局对象的使用进行详细的注释和说明。

　　有一种方式能够保证对象（确保对象prototype上没有属性）的重复利用，那就是遍历此对象的所有属性，并逐个删除，最终将对象清理为一个空对象。

　　cr.wipe(obj)方法就是为此功能而生，代码如下：

cr.wipe = function (obj) {
    for (var p in obj) {
         if (obj.hasOwnProperty(p))
            delete obj[p];
    }
};   

        有些时候，你可以使用cr.wipe(obj)方法清理对象，再为obj添加新的属性，就可以达到重复利用对象的目的。虽然通过清空一个对象来获取“新对象”的做法，比简单的通过{}来创建对象要耗时一些，但是在实时性要求很高的代码中，这一点短暂的时间消耗，将会有效的减少垃圾堆积，并且最终避免垃圾回收暂停，这是非常值得的！

2. 数组优化

        将[]赋值给一个数组对象，是清空数组的捷径（例如： arr = [];），但是需要注意的是，这种方式又创建了一个新的空对象，并且将原来的数组对象变成了一小片内存垃圾！实际上，将数组长度赋值为0（arr.length = 0）也能达到清空数组的目的，并且同时能实现数组重用，减少内存垃圾的产生。

3. function优化

        方法一般都是在初始化的时候创建，并且此后很少在运行时进行动态内存分配，这就使得导致内存垃圾产生的方法，找起来就不是那么容易了。但是从另一角度来说，这更便于我们寻找了，因为只要是动态创建方法的地方，就有可能产生内存垃圾。例如：将方法作为返回值，就是一个动态创建方法的实例。

setTimeout(
    (function(self) {                    
      return function () {
              self.tick();
    };
})(this), 100)

每过100毫秒调用一次this.tick()，嗯，乍一看似乎没什么问题，但是仔细一琢磨，每一次调用都返回了一个新的方法对象，这就导致了大量的方法对象垃圾！

　　为了解决这个问题，可以将作为返回值的方法保存起来，例如：

this.tickFunc = (
    function(self) {
      return function() {
                self.tick();
      };
    }
)(this);
setTimeout(this.tickFunc, 100);

 

参考：

Javascript高级程序设计

https://www.cnblogs.com/zhwl/p/4664604.html