02.JavaScript内存管理和闭包

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内存管理

认识内存管理

  • 不管什么样的编程语言,在代码的执行过程中都是需要给它分配内存的,不同的是某些编程语言需要我们自己手动的管理内存,某些编程语言会可以自动帮助我们管理内存:
  • 不管以什么样的方式来管理内存,内存的管理都会有如下的生命周期:
    • 第一步:分配申请你需要的内存(申请);
    • 第二步:使用分配的内存(存放一些东西,比如对象等);
    • 第三步:不需要使用时,对其进行释放;
  • 不同的编程语言对于第一步和第三步会有不同的实现:
    • 手动管理内存:比如C、C++,包括早期的OC,都是需要手动来管理内存的申请和释放的(malloc和free函数;
    • 自动管理内存:比如Java、JavaScript、Python、Swift、Dart等,它们有自动帮助我们管理内存;
  • 我们可以知道JavaScript通常情况下是不需要手动来管理的。

JS的内存管理

  • JavaScript会在定义变量时为我们分配内存。
  • 但是内存分配方式是一样的吗?
    • JS对于基本数据类型内存的分配会在执行时,直接在栈空间进行分配;
    • JS对于复杂数据类型内存的分配会在堆内存中开辟一块空间,并且将这块空间的指针返回值变量引用;

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JS的垃圾回收

  • 因为内存的大小是有限的,所以当内存不再需要的时候,我们需要对其进行释放,以便腾出更多的内存空间。
  • 在手动管理内存的语言中,我们需要通过一些方式自己来释放不再需要的内存,比如free函数
    • 但是这种管理的方式其实非常的低效,影响我们编写逻辑的代码的效率;
    • 并且这种方式对开发者的要求也很高,并且一不小心就会产生内存泄露
  • 所以大部分现代的编程语言都是有自己的垃圾回收机制:
    • 垃圾回收的英文是Garbage Collection,简称GC;
    • 对于那些不再使用的对象,我们都称之为是垃圾,它需要被回收,以释放更多的内存空间;
    • 而我们的语言运行环境,比如Java的运行环境JVM,JavaScript的运行环境js引擎都会内存垃圾回收器
    • 垃圾回收器我们也会简称为GC,所以在很多地方你看到GC其实指的是垃圾回收器;
  • 但是这里又出现了另外一个很关键的问题:GC怎么知道哪些对象是不再使用的呢? - 这里就要用到GC的算法了

常见的GC算法

  • 引用计数

    • 引用计数: 当一个对象有一个引用指向它时,那么这个对象的引用就+1,当一个对象的引用为0时,这个对象就可以被销毁掉;
    • 这个算法有一个很大的弊端就是会产生循环引用;

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  • 标记清除

  • 标记清除:这个算法是设置一个根对象(root object),垃圾回收器会定期从这个根开始,找所有从根开始有引用到的对象,对于哪些没有引用到的对象,就认为是不可用的对象;
  • 这个算法可以很好的解决循环引用的问题;
  • JS引擎比较广泛的采用的就是标记清除算法,当然类似于V8引擎为了进行更好的优化,它在算法的实现细节上也会结合一些其他的算法。

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闭包

JS中函数是一等公民

  • 在JavaScript中,函数是非常重要的,并且是一等公民:

    • 那么就意味着函数的使用是非常灵活的;
    • 函数可以作为另外一个函数的参数,也可以作为另外一个函数的返回值来使用;
  • 自己编写高阶函数

  • 使用内置的高阶函数(比如说数组里面的方法)

      数组里面的方法
      fitter
      map(映射)
      forEach(迭代)
      find/findIndex (查找)
      reduce(累加)
    

JS中闭包的定义

  • 这里先来看一下闭包的定义,分成两个:在计算机科学中和在JavaScript中。
  • 在计算机科学中对闭包的定义(维基百科):
    • 闭包(英语:Closure),又称词法闭包(Lexical Closure)或函数闭包(function closures);
    • 是在支持头等函数的编程语言中,实现词法绑定的一种技术;
    • 闭包在实现上是一个结构体,它存储了一个函数和一个关联的环境(相当于一个符号查找表);
    • 闭包跟函数最大的区别在于,当捕捉闭包的时候,它的**自由变量**会在补充时被确定,这样即使脱离了捕捉时的上下文,它也能照常运行;
  • 闭包的概念出现于60年代,最早实现闭包的程序是 Scheme,那么我们就可以理解为什么JavaScript中有闭包:
    • 因为JavaScript中有大量的设计是来源于Scheme的;
  • 我们再来看一下MDN对JavaScript闭包的解释:
    • 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;
  • 理解和总结:
    • 一个普通的函数function,如果它可以访问外层作用域的自由变量,那么这个函数就是一个闭包;
    • 从广义的角度来说:JavaScript中的函数都是闭包;
    • 从狭义的角度来说:JavaScript中一个函数,如果访问了外层作用于的变量,那么它是一个闭包;

闭包的访问过程

如果我们编写了如下的代码,它一定是形成了闭包的:

如果对这里的图不了解的话,建议看看这篇文章深入JavaScript运行原理,顺手点个赞呗 图片.png 函数继续执行

  • 这个时候makeAdder函数执行完毕,正常情况下我们的AO对象会被释放;
  • 但是因为在0xb00的函数中有作用域引用指向了这个AO对象,所以它不会被释放掉;

图片.png 我们再来看看这个例子 图片.png

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这时候foo函数执行上下文销毁,但是bar函数对象不会被销毁,这里我们要用到前面GC算法里面的一个知识点:因为有fn指着它,所以它不会被销毁。销毁的条件是:这个根开始,找所有从根(这里是GO)开始有引用到的对象,没有引用到的对象就被销毁。

因为bar对象不会被销毁,bar对象的parentScope指向AO对象,所以AO对象也不会被销毁

图片.png 接下来执行fn,fn指向的是bar对象,那么就要开始创建bar函数的函数执行上下文

图片.png bar函数执行完了之后,函数执行上下文销毁,AO对象销毁

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闭包的内存泄露

那么我们思考一个问题:闭包为什么会造成内存泄漏呢? 图片.png 如果执行完一次bar函数,以后再也不需要了,保存bar函数对象就没有意义了,把这个占据的内存称作内存泄漏, 内存泄漏的解决方法是:让fn指向null

fn = null

指向null后就变成了这样,根据GC的最新实现,虽然蓝色框框里面的是循环引用,但是从根对象开始,不能找到的对象就会被销毁,所以蓝色框框部分就会被销毁 图片.png 同理,如果想让foo对象销毁,让它指向null就行了

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闭包内存泄漏案例