怎么避免JavaScript內存泄漏

這篇文章主要介紹“怎么避免JavaScript內存泄漏”的相關知識，小編通過實際案例向大家展示操作過程，操作方法簡單快捷，實用性強，希望這篇“怎么避免JavaScript內存泄漏”文章能幫助大家解決問題。

一、什么是內存泄漏

JavaScript 就是所謂的垃圾回收語言之一，垃圾回收語言通過定期檢查哪些先前分配的內存仍然可以從應用程序的其他部分“訪問”來幫助開發(fā)人員管理內存。垃圾回收語言中泄漏的主要原因是不需要的引用。如果你的 JavaScript 應用程序經常發(fā)生崩潰、高延遲和性能差，那么一個潛在的原因可能是內存泄漏。

在 JavaScript 中，內存是有生命周期的：

• 分配內存： 內存由操作系統(tǒng)分配，允許程序使用它。在 JavaScript 中，分配內存是自動完成的。

• 使用內存： 這是程序實際使用先前分配的內存的空間。當在代碼中使用分配的變量時，會發(fā)生讀取和寫入操作。

• 釋放內存： 釋放不需要的內存，這樣內存就會空閑并可以再次利用。在 JavaScript 中，釋放內存是自動完成的。

在JavaScript中，對象會保存在堆內存中，可以根據引用鏈從根訪問它們。垃圾收集器是 JavaScript 引擎中的一個后臺進程，用于識別無法訪問的對象、刪除它們并回收內存。

下面是垃圾收集器根到對象的引用鏈示例：

當內存中應該在垃圾回收周期中清理的對象，通過另一個對象的無意引用從根保持可訪問時，就會發(fā)生內存泄漏。將冗余對象保留在內存中會導致應用程序內部使用過多的內存，并可能導致性能下降。

那該如何判斷代碼正在泄漏內存呢?通常，內存泄漏是很難被發(fā)現(xiàn)的，并且瀏覽器在運行它時不會拋出任何錯誤。如果注意到頁面的性能越來越差，瀏覽器的內置工具可以幫助我們確定是否存在內存泄漏以及導致內存泄漏的對象。

內存使用檢查最快的方法就是查看瀏覽器的任務管理器。 它們提供了當前在瀏覽器中運行的所有選項卡和進程的概覽。在任務管理器中查看每個選項卡的 JavaScript 內存占用情況。如果網站什么都不做，但是 JavaScript 內存使用量卻在逐漸增加，那么很有可能發(fā)生了內存泄漏。

二、常見的內存泄漏

我們可以通過了解在 JavaScript 中如何創(chuàng)建不需要的引用來防止內存泄漏。以下情況就會導致不需要的引用。

1、意外的全局變量

全局變量始終可以從全局對象(在瀏覽器中，全局對象是window)中獲得，并且永遠不會被垃圾回收。在非嚴格模式下，以下行為會導致變量從局部范圍泄露到全局范圍：

(1)為未聲明的變量賦值

這里我們給函數中一個未聲明的變量bar賦值，這時就會使bar成為一個全局變量：

function foo(arg) {
    bar = "hello world";
}

這就等價于：

function foo(arg) {
    window.bar = "hello world";
}

這樣就會創(chuàng)建一個多余的全局變量，當執(zhí)行完foo函數之后，變量bar仍然會存在于全局對象中：

foo()
window.bar   // hello world

(2)使用指向全局對象的 this

使用以下方式也會創(chuàng)建一個以外的全局變量：

function foo() {
    this.bar = "hello world";
}

foo();

這里foo是在全局對象中調用的，所以其this是指向全局對象的(這里是window):

window.bar   // hello world

我們可以通過使用嚴格模式“use strict”來避免這一切。在JavaScript文件的開頭，它將開啟更嚴格的JavaScript解析模式，從而防止意外的創(chuàng)建全局變量。

需要特別注意那些用于臨時存儲和處理大量信息的全局變量。如果必須使用全局變量存儲數據，就使用全局變量存儲數據，但在不再使用時，就手動將其設置為 null，或者在處理完后重新分配。否則的話，請盡可能的使用局部變量。

2、 計時器

使用 setTimeout 或 setInterval 引用回調中的某個對象是防止對象被垃圾收集的最常見方法。如果我們在代碼中設置了循環(huán)計時器，只要回調是可調用的，計時器回調中對對象的引用就會保持活動狀態(tài)。

在下面的示例中，只有在清除計時器后，才能對數據對象進行垃圾收集。由于我們沒有對setInterval的引用，所以它永遠無法被清除和刪除數據。hugeString會一直保存在內存中，直到應用程序停止，盡管從未使用過。

function setCallback() {
  const data = {
    counter: 0,
    hugeString: new Array(100000).join('x')
  };

  return function cb() {
    data.counter++;   // data對象是回調范圍的一部分
    console.log(data.counter);
  }
}

setInterval(setCallback(), 1000);

當執(zhí)行這段代碼時，就會每秒輸出一個數字：

那我們如何去阻止他呢?尤其是在回調的壽命未定義或不確定的情況下：

• 修改計時器回調中引用的對象;

• 必要時使用從計時器返回的句柄(定時器的標識符)取消它。

function setCallback() {
  // 將數據對象解包
  let counter = 0;
  const hugeString = new Array(100000).join('x'); // 在setCallback返回時被刪除
  
  return function cb() {
    counter++; // 只有計數器counter是回調范圍的一部分
    console.log(counter);
  }
}

const timerId = setInterval(setCallback(), 1000); // 保存定時器的ID

// 合適的時機清除定時器
clearInterval(timerId);

3、 閉包

我們知道，函數范圍內的變量在函數退出調用堆棧后，如果函數外部沒有任何指向它們的引用，則會被清除。盡管函數已經完成執(zhí)行，其執(zhí)行上下文和變量環(huán)境早已消失，但閉包將保持變量的引用和活動狀態(tài)。

function outer() {
  const potentiallyHugeArray = [];

  return function inner() {
    potentiallyHugeArray.push('Hello');  
    console.log('Hello');
  };
};

const sayHello = outer();

function repeat(fn, num) {
  for (let i = 0; i < num; i++){
    fn();
  }
}
repeat(sayHello, 10);

顯而易見，這里就形成了一個閉包。其輸出結果如下：

這里，potentiallyHugeArray 永遠不會從任何函數返回，也無法訪問，但它的大小可能會無限增長，這取決于調用函數 inner() 的次數。

那該如何防止這個問題呢?閉包是不可避免的，也是JavaScript不可或缺的一部分，因此重要的是：

• 了解何時創(chuàng)建閉包以及閉包保留了哪些對象。

• 了解閉包的預期壽命和用法(尤其是用作回調時)。

4、 事件監(jiān)聽器

活動事件偵聽器將防止在其范圍內捕獲的所有變量被垃圾收集。添加后，事件偵聽器將一直有效，直到：

• 使用 removeEventListener() 顯式刪除。

• 關聯(lián)的 DOM 元素被移除。

對于某些類型的事件，它會一直保留到用戶離開頁面，就像應該多次單擊的按鈕一樣。但是，有時我們希望事件偵聽器執(zhí)行一定次數。

const hugeString = new Array(100000).join('x');
document.addEventListener('keyup', function() { // 匿名內聯(lián)函數，無法刪除它
  doSomething(hugeString); // hugeString 將永遠保留在回調的范圍內
});

在上面的示例中，匿名內聯(lián)函數用作事件偵聽器，這意味著不能使用 removeEventListener() 刪除它。同樣，document 不能被刪除，因此只能使用 listener 函數以及它在其范圍內保留的內容，即使只需要啟動一次。

那該如何防止這個問題呢?一旦不再需要，我們應該通過創(chuàng)建指向事件偵聽器的引用并將其傳遞給 removeEventListener() 來注銷事件偵聽器。

function listener() {
  doSomething(hugeString);
}
document.addEventListener('keyup', listener); 
document.removeEventListener('keyup', listener);

如果事件偵聽器只能執(zhí)行一次，addEventListener() 可以接受第三個參數，這是一個提供附加選項的對象。假定將 {once:true} 作為第三個參數傳遞給 addEventListener() ，則偵聽器函數將在處理一次事件后自動刪除。

document.addEventListener('keyup', function listener() {
  doSomething(hugeString);
}, {once: true});

5、緩存

如果我們不斷地將內存添加到緩存中，而不刪除未使用的對象，并且沒有一些限制大小的邏輯，那么緩存可以無限增長。

let user_1 = { name: "Peter", id: 12345 };
let user_2 = { name: "Mark", id: 54321 };
const mapCache = new Map();
function cache(obj){
  if (!mapCache.has(obj)){
    const value = `${obj.name} has an id of ${obj.id}`;
    mapCache.set(obj, value);
    return [value, 'computed'];
  }
  return [mapCache.get(obj), 'cached'];
}
cache(user_1); // ['Peter has an id of 12345', 'computed']
cache(user_1); // ['Peter has an id of 12345', 'cached']
cache(user_2); // ['Mark has an id of 54321', 'computed']
console.log(mapCache); // {{…} => 'Peter has an id of 12345', {…} => 'Mark has an id of 54321'}
user_1 = null;
console.log(mapCache); // {{…} => 'Peter has an id of 12345', {…} => 'Mark has an id of 54321'}

在上面的示例中，緩存仍然保留 user_1 對象。因此，我們需要將那些永遠不會被重用的變量從緩存中清除。

可以使用 WeakMap 來解決此問題。它是一種具有弱鍵引用的數據結構，僅接受對象作為鍵。如果我們使用一個對象作為鍵，并且它是對該對象的唯一引用——相關變量將從緩存中刪除并被垃圾收集。在以下示例中，將 user_1 對象清空后，相關變量會在下一次垃圾回收后自動從 WeakMap 中刪除。

let user_1 = { name: "Peter", id: 12345 };
let user_2 = { name: "Mark", id: 54321 };
const weakMapCache = new WeakMap();
function cache(obj){
  // ...
  return [weakMapCache.get(obj), 'cached'];
}
cache(user_1); // ['Peter has an id of 12345', 'computed']
cache(user_2); // ['Mark has an id of 54321', 'computed']
console.log(weakMapCache); // {(…) => "Peter has an id of 12345", (…) => "Mark has an id of 54321"}
user_1 = null;
console.log(weakMapCache); // {(…) => "Mark has an id of 54321"}

6、分離的DOM元素

如果DOM節(jié)點具有來自 JavaScript 的直接引用，它將防止對其進行垃圾收集，即使在從DOM樹中刪除該節(jié)點之后也是如此。

在下面的示例中，創(chuàng)建了一個div元素并將其附加到 document.body 中。removeChild() 就無法按預期工作，堆快照將顯示分離的HTMLDivElement，因為仍有一個變量指向div。

function createElement() {
  const div = document.createElement('div');
  div.id = 'detached';
  return div;
}
// 即使在調用deleteElement() 之后，它仍將繼續(xù)引用DOM元素
const detachedDiv = createElement();
document.body.appendChild(detachedDiv);
function deleteElement() {
  document.body.removeChild(document.getElementById('detached'));
}
deleteElement();

要解決此問題，可以將DOM引用移動到本地范圍。在下面的示例中，在函數appendElement() 完成后，將刪除指向DOM元素的變量。

function createElement() {...}
// DOM引用在函數范圍內
function appendElement() {
  const detachedDiv = createElement();
  document.body.appendChild(detachedDiv);
}
appendElement();
function deleteElement() {
  document.body.removeChild(document.getElementById('detached'));
}
deleteElement();

三、識別內存泄漏

調試內存問題是一項復雜的工作，我們可以使用 Chrome DevTools 來識別內存圖和一些內存泄漏，我們需要關注以下兩個方面：

• 使用性能分析器可視化內存消耗。

• 識別分離的 DOM 節(jié)點。

1、使用性能分析器可視化內存消耗

以下面的代碼為例，有兩個按鈕：打印和清除。點擊“打印”按鈕，通過創(chuàng)建 paragraph 節(jié)點并將大字符串設置到全局，將1到10000的數字追加到DOM中。

“清除”按鈕會清除全局變量并覆蓋 body 的正文，但不會刪除單擊“打印”時創(chuàng)建的節(jié)點：

<!DOCTYPE html>
<html lang="en">
  <head>
    <title>Memory leaks</title>
  </head>
  <body>
    <button id="print">打印</button>
    <button id="clear">清除</button>
  </body>
</html>
<script>
  var longArray = [];
  
  function print() {
    for (var i = 0; i < 10000; i++) {
      let paragraph = document.createElement("p");
      paragraph.innerHTML = i;
      document.body.appendChild(paragraph);
    }
    longArray.push(new Array(1000000).join("y"));
  }
  
  document.getElementById("print").addEventListener("click", print);
  document.getElementById("clear").addEventListener("click", () => {
    window.longArray = null;
    document.body.innerHTML = "Cleared";
  });
</script>

當每次點擊打印按鈕時，JavaScript Heap都會出現(xiàn)藍色的峰值，并逐漸增加，這是因為JavaScript正在創(chuàng)建DOM節(jié)點并字符串添加到全局數組。當點擊清除按鈕時，JavaScript Heap就變得正常了。除此之外，可以看到節(jié)點的數量(綠色的線)一直在增加，因為我們并沒有刪除這些節(jié)點。

在實際的場景中，如果觀察到內存持續(xù)出現(xiàn)峰值，并且內存消耗一直沒有減少，那可能存在內存泄露。

2、 識別分離的 DOM 節(jié)點

當一個節(jié)點從 DOM 樹中移除時，它被稱為分離，但一些 JavaScript 代碼仍然在引用它。讓我們使用下面的代碼片段檢查分離的 DOM 節(jié)點。通過單擊按鈕，可以將列表元素添加到其父級中并將父級分配給全局變量。簡單來說，全局變量保存著 DOM 引用：

var detachedElement;
function createList(){
  let ul = document.createElement("ul");
  for(let i = 0; i < 5; i++){
    ul.appendChild(document.createElement("li"));
  }
  detachedElement = ul;
}
document.getElementById("createList").addEventListener("click", createList);

我們可以使用 heap snapshot 來檢查分離的DOM節(jié)點，可以在Chrome DevTools 的Memory面板中打開Heap snapshots選項：

點擊頁面的按鈕后，點擊下面藍色的Take snapshot按鈕，我們可以在中間的搜索欄目輸入Detached來過濾結果以找到分離的DOM節(jié)點，如下所示：

當然也可以嘗試使用此方法來識別其他內存泄漏。

關于“怎么避免JavaScript內存泄漏”的內容就介紹到這里了，感謝大家的閱讀。如果想了解更多行業(yè)相關的知識，可以關注億速云行業(yè)資訊頻道，小編每天都會為大家更新不同的知識點。