如何解決JavaScript中的垃圾回收和內(nèi)存泄漏的問(wèn)題

這篇文章運(yùn)用簡(jiǎn)單易懂的例子給大家介紹如何解決JavaScript中的垃圾回收和內(nèi)存泄漏的問(wèn)題，代碼非常詳細(xì)，感興趣的小伙伴們可以參考借鑒，希望對(duì)大家能有所幫助。

                                                           前言

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)就必須供給內(nèi)存。所謂的內(nèi)存泄漏簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)是不再用到的內(nèi)存，沒(méi)有及時(shí)釋放。為了更好避免內(nèi)存泄漏，我們先介紹Javascript垃圾回收機(jī)制。

在C與C++等語(yǔ)言中，開(kāi)發(fā)人員可以直接控制內(nèi)存的申請(qǐng)和回收。但是在Java、C#、JavaScript語(yǔ)言中，變量的內(nèi)存空間的申請(qǐng)和釋放都由程序自己處理，開(kāi)發(fā)人員不需要關(guān)心。也就是說(shuō)Javascript具有自動(dòng)垃圾回收機(jī)制(Garbage Collecation)。

一、垃圾回收的必要性

下面這段話引自《JavaScript權(quán)威指南（第四版）》

由于字符串、對(duì)象和數(shù)組沒(méi)有固定大小，所有當(dāng)他們的大小已知時(shí)，才能對(duì)他們進(jìn)行動(dòng)態(tài)的存儲(chǔ)分配。JavaScript程序每次創(chuàng)建字符串、數(shù)組或?qū)ο髸r(shí)，解釋器都必須分配內(nèi)存來(lái)存儲(chǔ)那個(gè)實(shí)體。只要像這樣動(dòng)態(tài)地分配了內(nèi)存，最終都要釋放這些內(nèi)存以便他們能夠被再用，否則，JavaScript的解釋器將會(huì)消耗完系統(tǒng)中所有可用的內(nèi)存，造成系統(tǒng)崩潰。

這段話解釋了為什么需要系統(tǒng)需要垃圾回收，JavaScript不像C/C++，它有自己的一套垃圾回收機(jī)制。

JavaScript垃圾回收的機(jī)制很簡(jiǎn)單：找出不再使用的變量，然后釋放掉其占用的內(nèi)存，但是這個(gè)過(guò)程不是時(shí)時(shí)的，因?yàn)槠溟_(kāi)銷比較大，所以垃圾回收器會(huì)按照固定的時(shí)間間隔周期性的執(zhí)行。

var a = "浪里行舟";
var b = "前端工匠";
var a = b; //重寫(xiě)a

這段代碼運(yùn)行之后，“浪里行舟”這個(gè)字符串失去了引用（之前是被a引用），系統(tǒng)檢測(cè)到這個(gè)事實(shí)之后，就會(huì)釋放該字符串的存儲(chǔ)空間以便這些空間可以被再利用。

二、垃圾回收機(jī)制

垃圾回收機(jī)制怎么知道，哪些內(nèi)存不再需要呢？

垃圾回收有兩種方法：標(biāo)記清除、引用計(jì)數(shù)。引用計(jì)數(shù)不太常用，標(biāo)記清除較為常用。

1.標(biāo)記清除

這是javascript中最常用的垃圾回收方式。當(dāng)變量進(jìn)入執(zhí)行環(huán)境是，就標(biāo)記這個(gè)變量為“進(jìn)入環(huán)境”。從邏輯上講，永遠(yuǎn)不能釋放進(jìn)入環(huán)境的變量所占用的內(nèi)存，因?yàn)橹灰獔?zhí)行流進(jìn)入相應(yīng)的環(huán)境，就可能會(huì)用到他們。當(dāng)變量離開(kāi)環(huán)境時(shí)，則將其標(biāo)記為“離開(kāi)環(huán)境”。

垃圾收集器在運(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。然后，它會(huì)去掉環(huán)境中的變量以及被環(huán)境中的變量引用的標(biāo)記。而在此之后再被加上標(biāo)記的變量將被視為準(zhǔn)備刪除的變量，原因是環(huán)境中的變量已經(jīng)無(wú)法訪問(wèn)到這些變量了。最后。垃圾收集器完成內(nèi)存清除工作，銷毀那些帶標(biāo)記的值，并回收他們所占用的內(nèi)存空間。

我們用個(gè)例子，解釋下這個(gè)方法：

var m = 0,n = 19 // 把 m,n,add() 標(biāo)記為進(jìn)入環(huán)境。
add(m, n) // 把 a, b, c標(biāo)記為進(jìn)入環(huán)境。
console.log(n) // a,b,c標(biāo)記為離開(kāi)環(huán)境，等待垃圾回收。
function add(a, b) {
  a++
  var c = a + b
  return c
}

2. 引用計(jì)數(shù)

所謂"引用計(jì)數(shù)"是指語(yǔ)言引擎有一張"引用表"，保存了內(nèi)存里面所有的資源（通常是各種值）的引用次數(shù)。如果一個(gè)值的引用次數(shù)是0，就表示這個(gè)值不再用到了，因此可以將這塊內(nèi)存釋放。

上圖中，左下角的兩個(gè)值，沒(méi)有任何引用，所以可以釋放。

如果一個(gè)值不再需要了，引用數(shù)卻不為0，垃圾回收機(jī)制無(wú)法釋放這塊內(nèi)存，從而導(dǎo)致內(nèi)存泄漏。

var arr = [1, 2, 3, 4];
arr = [2, 4, 5]
console.log('浪里行舟');

上面代碼中，數(shù)組[1, 2, 3, 4]是一個(gè)值，會(huì)占用內(nèi)存。變量arr是僅有的對(duì)這個(gè)值的引用，因此引用次數(shù)為1。盡管后面的代碼沒(méi)有用到arr，它還是會(huì)持續(xù)占用內(nèi)存。至于如何釋放內(nèi)存，我們下文介紹。

第三行代碼中，數(shù)組[1, 2, 3, 4]引用的變量arr又取得了另外一個(gè)值，則數(shù)組[1, 2, 3, 4]的引用次數(shù)就減1，此時(shí)它引用次數(shù)變成0，則說(shuō)明沒(méi)有辦法再訪問(wèn)這個(gè)值了，因而就可以將其所占的內(nèi)存空間給收回來(lái)。

但是引用計(jì)數(shù)有個(gè)最大的問(wèn)題： 循環(huán)引用

function func() {
    let obj1 = {};
    let obj2 = {};
    obj1.a = obj2; // obj1 引用 obj2
    obj2.a = obj1; // obj2 引用 obj1
}

當(dāng)函數(shù) func 執(zhí)行結(jié)束后，返回值為 undefined，所以整個(gè)函數(shù)以及內(nèi)部的變量都應(yīng)該被回收，但根據(jù)引用計(jì)數(shù)方法，obj1 和 obj2 的引用次數(shù)都不為 0，所以他們不會(huì)被回收。

要解決循環(huán)引用的問(wèn)題，最好是在不使用它們的時(shí)候手工將它們?cè)O(shè)為空。上面的例子可以這么做：

obj1 = null;
obj2 = null;

三、哪些情況會(huì)引起內(nèi)存泄漏？

雖然JavaScript會(huì)自動(dòng)垃圾收集，但是如果我們的代碼寫(xiě)法不當(dāng)，會(huì)讓變量一直處于“進(jìn)入環(huán)境”的狀態(tài)，無(wú)法被回收。下面列一下內(nèi)存泄漏常見(jiàn)的幾種情況：

1. 意外的全局變量

function foo(arg) {
    bar = "this is a hidden global variable";
}

bar沒(méi)被聲明,會(huì)變成一個(gè)全局變量,在頁(yè)面關(guān)閉之前不會(huì)被釋放。

另一種意外的全局變量可能由 this 創(chuàng)建:

function foo() {
    this.variable = "potential accidental global";
}
// foo 調(diào)用自己，this 指向了全局對(duì)象（window）
foo();

在 JavaScript 文件頭部加上 'use strict'，可以避免此類錯(cuò)誤發(fā)生。啟用嚴(yán)格模式解析 JavaScript ，避免意外的全局變量。

2. 被遺忘的計(jì)時(shí)器或回調(diào)函數(shù)

var someResource = getData();
setInterval(function() {
    var node = document.getElementById('Node');
    if(node) {
        // 處理 node 和 someResource
        node.innerHTML = JSON.stringify(someResource));
    }
}, 1000);

這樣的代碼很常見(jiàn)，如果id為Node的元素從DOM中移除，該定時(shí)器仍會(huì)存在，同時(shí)，因?yàn)榛卣{(diào)函數(shù)中包含對(duì)someResource的引用，定時(shí)器外面的someResource也不會(huì)被釋放。

3. 閉包

function bindEvent(){
  var obj=document.createElement('xxx')
  obj.onclick=function(){
    // Even if it is a empty function
  }
}

閉包可以維持函數(shù)內(nèi)局部變量，使其得不到釋放。上例定義事件回調(diào)時(shí)，由于是函數(shù)內(nèi)定義函數(shù)，并且內(nèi)部函數(shù)--事件回調(diào)引用外部函數(shù)，形成了閉包。

// 將事件處理函數(shù)定義在外面
function bindEvent() {
  var obj = document.createElement('xxx')
  obj.onclick = onclickHandler
}
// 或者在定義事件處理函數(shù)的外部函數(shù)中，刪除對(duì)dom的引用
function bindEvent() {
  var obj = document.createElement('xxx')
  obj.onclick = function() {
    // Even if it is a empty function
  }
  obj = null
}

解決之道，將事件處理函數(shù)定義在外部，解除閉包，或者在定義事件處理函數(shù)的外部函數(shù)中，刪除對(duì)dom的引用。

4. 沒(méi)有清理的DOM元素引用

有時(shí)，保存 DOM 節(jié)點(diǎn)內(nèi)部數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)很有用。假如你想快速更新表格的幾行內(nèi)容，把每一行 DOM 存成字典（JSON 鍵值對(duì)）或者數(shù)組很有意義。此時(shí)，同樣的 DOM 元素存在兩個(gè)引用：一個(gè)在 DOM 樹(shù)中，另一個(gè)在字典中。將來(lái)你決定刪除這些行時(shí)，需要把兩個(gè)引用都清除。

var elements = {
    button: document.getElementById('button'),
    image: document.getElementById('image'),
    text: document.getElementById('text')
};
function doStuff() {
    image.src = 'http://some.url/image';
    button.click();
    console.log(text.innerHTML);
}
function removeButton() {
    document.body.removeChild(document.getElementById('button'));
    // 此時(shí)，仍舊存在一個(gè)全局的 #button 的引用
    // elements 字典。button 元素仍舊在內(nèi)存中，不能被 GC 回收。
}

雖然我們用removeChild移除了button，但是還在elements對(duì)象里保存著#button的引用，換言之，DOM元素還在內(nèi)存里面。

四、內(nèi)存泄漏的識(shí)別方法

新版本的chrome在 performance 中查看：

步驟:

● 打開(kāi)開(kāi)發(fā)者工具 Performance

● 勾選 Screenshots 和 memory

● 左上角小圓點(diǎn)開(kāi)始錄制(record)

● 停止錄制

圖中 Heap 對(duì)應(yīng)的部分就可以看到內(nèi)存在周期性的回落也可以看到垃圾回收的周期,如果垃圾回收之后的最低值(我們稱為min),min在不斷上漲,那么肯定是有較為嚴(yán)重的內(nèi)存泄漏問(wèn)題。

避免內(nèi)存泄漏的一些方式：

減少不必要的全局變量，或者生命周期較長(zhǎng)的對(duì)象，及時(shí)對(duì)無(wú)用的數(shù)據(jù)進(jìn)行垃圾回收

注意程序邏輯，避免“死循環(huán)”之類的

避免創(chuàng)建過(guò)多的對(duì)象

總而言之需要遵循一條原則：不用了的東西要及時(shí)歸還

五、垃圾回收的使用場(chǎng)景優(yōu)化

1. 數(shù)組array優(yōu)化

將[]賦值給一個(gè)數(shù)組對(duì)象，是清空數(shù)組的捷徑(例如： arr = [];),但是需要注意的是，這種方式又創(chuàng)建了一個(gè)新的空對(duì)象，并且將原來(lái)的數(shù)組對(duì)象變成了一小片內(nèi)存垃圾！實(shí)際上，將數(shù)組長(zhǎng)度賦值為0（arr.length = 0）也能達(dá)到清空數(shù)組的目的，并且同時(shí)能實(shí)現(xiàn)數(shù)組重用，減少內(nèi)存垃圾的產(chǎn)生。

const arr = [1, 2, 3, 4];
console.log('浪里行舟');
arr.length = 0  // 可以直接讓數(shù)字清空，而且數(shù)組類型不變。
// arr = []; 雖然讓a變量成一個(gè)空數(shù)組,但是在堆上重新申請(qǐng)了一個(gè)空數(shù)組對(duì)象。

2. 對(duì)象盡量復(fù)用

對(duì)象盡量復(fù)用，尤其是在循環(huán)等地方出現(xiàn)創(chuàng)建新對(duì)象，能復(fù)用就復(fù)用。不用的對(duì)象，盡可能設(shè)置為null，盡快被垃圾回收掉。

var t = {} // 每次循環(huán)都會(huì)創(chuàng)建一個(gè)新對(duì)象。
for (var i = 0; i < 10; i++) {
  // var t = {};// 每次循環(huán)都會(huì)創(chuàng)建一個(gè)新對(duì)象。
  t.age = 19
  t.name = '123'
  t.index = i
  console.log(t)
}
t = null //對(duì)象如果已經(jīng)不用了，那就立即設(shè)置為null；等待垃圾回收。

3. 在循環(huán)中的函數(shù)表達(dá)式，能復(fù)用最好放到循環(huán)外面。

// 在循環(huán)中最好也別使用函數(shù)表達(dá)式。
for (var k = 0; k < 10; k++) {
  var t = function(a) {
    // 創(chuàng)建了10次  函數(shù)對(duì)象。
    console.log(a)
  }
  t(k)
}
// 推薦用法
function t(a) {
  console.log(a)
}
for (var k = 0; k < 10; k++) {
  t(k)
}
t = null

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