前端进击的巨人：栈堆队列内存空间

Posted 2021-02-04 kenz520

面试经常遇到的深浅拷贝，事件轮询，函数调用栈，闭包等容易出错的题目，究其原因，都是跟javascript基础知识不牢固有关，下层地基没打好，上层就是豆腐渣工程，新人小白，踏实踩土才是关键。

打地基第二篇：本篇我们将对JavaScript数据结构的知识点详解一二。

JavaScript中有三种数据结构： 栈（stack) 、堆（heap)、 队列（queue)。

栈（stack）

栈的特点是"LIFO，即后进先出（Last in, first out）"。数据存储时只能从顶部逐个存入，取出时也需从顶部逐个取出。《前端进击的巨人（一）：执行上下文与执行栈，变量对象》中解释执行栈时，举了一个乒乓球盒子的例子，来演示栈的存取方式，这里再举个栗子搭积木。

举个栗子：乒乓球盒子/搭建积木

JavaScript中Array数组模拟栈：

var arr = [1, 2, 3, 4, 5];

arr.push(6); // 存入数据 arr -> [1, 2, 3, 4, 5, 6]
arr.pop();   // 取出数据 arr -> [1, 2, 3, 4, 5]

堆（heap)

堆的特点是"无序"的key-value"键值对"存储方式。

举个栗子：书架存书

我们想要在书架上找到想要的书，最直接的方式就是通过查找书名，书名就是我们的key。拿着这把key，就可以轻松检索到对应的书籍。

"堆的存取方式跟顺序没有关系，不局限出入口"。

队列 （queue)

队列的特点是是"FIFO，即先进先出（First in, first out）" 。
数据存取时"从队尾插入，从队头取出"。

"与栈的区别：栈的存入取出都在顶部一个出入口，而队列分两个，一个出口，一个入口"。

举个栗子：排队取餐

JavaScript中Array数组模拟队列：

var arr = [1, 2, 3, 4, 5];

// 队尾in
arr.push(6);    // 存入 arr -> [1, 2, 3, 4, 5, 6]
// 队头out
arr.shift();    // 取出 arr -> [2, 3, 4, 5, 6]

栈、堆、队列在JavaScript中的应用

1. 代码运行方式（栈应用/函数调用栈）

《前端进击的巨人（一）：执行上下文与执行栈，变量对象》详解了JavaScript运行时的函数调用过程，而其中执行栈（函数调用栈）就是用到栈的数据结构。

JavaScript中函数的执行过程，其实就是一个入栈出栈的过程:

1. 当脚本要调用一个函数时，JS解析器把该函数推入栈中（push）并执行
2. 当函数运行结束后，JS解释器将它从堆栈中推出（pop）

具体执行过程可翻阅上篇文章《前端进击的巨人（一）：执行上下文与执行栈，变量对象》，这里不再赘述。

2. 内存存储（栈、堆）

JavaScript中变量类型有两种：

1. 基础类型（Undefined, Null, Boolean, Number, String, Symbol）一共6种
2. 引用类型（Object)

基础类型的值保存在栈中，这些类型的值有固定大小，"按值来访问"；

引用类型的值保存在堆中，栈中存储的是引用类型的引用地址（地址指针），"按引用访问"，引用类型的值没有固定大小，可扩展（一个对象我们可以添加多个属性）。

3. 事件轮询（队列）

JavaScript中事件轮询（Event Loop）的执行机制，就是采用队列的存取方式，因事件轮询（Event Loop）也是JS基础中的一个比较难理解的知识点，后续另开一篇章再作详细探究。

深浅拷贝

将一个变量的值赋值给另一个变量，相当于在栈内存中创建了一个新的内存空间，然后从栈中复制值，存储到这个新空间中。对于基本类型，栈中存储的就是它自身的值，所以新内存空间存储的也是一个值。直接改变新变量的值，不会影响到旧变量的值，因为他们值存储的内存空间不同。

// 基本类型复制变量
var a = 10;
var b = a;
b = 20;

a // 10
b // 20

而对于引用类型来说，同样是复制栈中存储的值。但是栈存储的只是其引用地址，其具体的值存储在堆中。变量复制仅复制栈中存储的值，不会复制堆中存储的值，所以新变量在栈中的值是一个地址指针。

// 引用类型复制变量
var a = { age: 27 };
var b = a;
b.age = 29;

a.age == b.age; // 29

可见，变量复制赋值，都属于栈存储拷贝，因此深浅拷贝可以这样区分分：

• "浅拷贝：栈存储拷贝"
• "深拷贝：栈堆存储拷贝"

深拷贝会同时开辟新的栈内存，堆内存空间。

// 利用JSON对象方法实现深拷贝
var a = { age: 27 };
var b = JSON.parse(JSON.stringify(a));
b.age = 29;

a.age // 27
b.age // 29

函数传参数是按值传递？按引用传递？

var person = {
 age: 27
};
function foo (person) {
  person.age = 29;
}
foo(person);
person.age // 29;

函数调用时，会对参数赋值。而参数传递过程其实同样是变量复制的过程，所以它是按值传递。var person = person，因为传递参数是对象时，变量复制仅复制的栈存储（浅拷贝），所以修改对象属性会造成外部变量对象的修改。

至此，当我们理清栈、堆数据结构，以及JS中数据类型存取方式。深浅拷贝问题也就通顺了。

内存空间管理

JavaScript执行过程中内存分配：

1. 为变量对象分配需要的内存
2. 在分配到的内存中进行读/写操作
3. 不再使用时将其销毁，释放内存

内存管理不善，会出现内存泄露，造成浏览器内存占用过多，页面卡顿等问题。（后续性能优化篇章续讲）

垃圾回收机制

JavaScript中有自动垃圾回收机制，会通过标记清除的算法识别哪些变量对象不再使用，对其进行销毁。开发者也可在代码中手动设置变量值为null（a = null）进行标记清除，让其失去引用，以便下一次垃圾回收时进行有效回收。

局部环境中，函数执行完成后，函数局部环境声明的变量不再需要时，就会被垃圾回收销毁（理想的情况下，闭包会阻止这一过程）。

全局环境只有页面退出时才会出栈，解除变量引用。所以开发者应尽量避免在全局环境中创建全局变量，如需使用，也要在不需要时手动标记清除，将其内存释放掉。

垃圾回收算法除了"标记清除"，还有一种"引用计数"，不常用，仅作了解。

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参考文档：

• stack的三种含义
• 内存空间详细图解
• JavaScript变量——栈内存or堆内存

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https://github.com/ZengLingYong/blog

作者：以乐之名
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