【读书笔记】JavaScript高级程序设计—— 垃圾回收

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JavaScript是使用垃圾回收的语言,也就是说执行环境负责在代码执行时管理内存。JavaScript通过自动内存管理实现内存分配和闲置资源回收。

基本思路很简单:确定哪个变量不会再使用,然后释放它占用的内存。这个过程是周期性的,即垃圾回收程序每隔一定时间(或者说在代码执行过程中某个预定的收集时间)就会自动运行。垃圾回收过程是一个近似且不完美的方案,因为某块内存是否还有用,属于“不可判定的”问题,意味着靠算法是解决不了的。我们以函数中局部变量的正常生命周期为例。函数中的局部变量会在函数执行时存在。此时,栈(或堆)内存会分配空间以保存相应的值。函数在内部使用了变量,然后退出。此时,就不再需要那个局部变量了,它占用的内存可以释放,供后面使用。这种情况下显然不再需要局部变量了,但并不是所有时候都会这么明显。垃圾回收程序必须跟踪记录哪个变量还会使用,以及哪个变量不会再使用,以便回收内存。

两种主要的标记策略:标记清理和引用计数

标记清理

JavaScript最常用的垃圾回收策略是标记清理。

当变量进入上下文,比如在函数内部声明一个变量时,这个变量会被加上存在于上下文中的标记。而在上下文中的变量,逻辑上讲,永远不应该释放它们的内存,因为只要上下文中的代码在运行,就有可能用到它们。当变量离开上下文时,也会被加上离开上下文的标记。给变量加标记的方式有很多种。比如,当变量进入上下文时,反转某一位;或者可以维护“在上下文中”和“不在上下文中”两个变量列表,可以把变量从一个列表转移到另一个列表。标记过程的实现并不重要,关键是策略。垃圾回收程序运行的时候,会标记内存中存储的所有变量。然后,它会将所有在上下文中的变量,以及被在上下文中的变量引用的变量的标记去掉。在此之后再被加上标记的变量就是待删除的了,原因是任何在上下文中的变量都访问不到它们了。随后垃圾回收程序做一次内存清理,销毁带标记的所有值并收回它们的内存。

引用计数

另一种没那么常用的垃圾回收策略是引用计数。其思路是对每个值都记录它被引用的次数。声明变量并给它赋一个引用值时,这个值的引用数为1。如果同一个值又被赋给另一个变量,那么引用数加1。类似地,如果保存对该值引用的变量被其他值给覆盖了,那么引用数减1。当一个值的引用数为0时,就说明没办法再访问到这个值了,因此可以安全地收回其内存了。垃圾回收程序下次运行的时候就会释放引用数为0的值的内存。

引用计数有一个严重的问题:循环引用。

所谓循环引用,就是对象A有一个指针指向对象B,而对象B也引用了对象A。比如:

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

在这个例子中,objectA和objectB通过各自的属性相互引用,意味着它们的引用数都是2。在标记清理策略下,这不是问题,因为在函数结束后,这两个对象都不在作用域中。而在引用计数策略下,objectA和objectB在函数结束后还会存在,因为它们的引用数永远不会变成0。如果函数被多次调用,则会导致大量内存永远不会被释放。

COM对象的循环引用问题:

let element = document.getElementById("some_element"); 
let myObject = new Object(); 
myObject.element = element; 
element.someObject = myObject;

这个例子在一个DOM对象(element)和一个原生JavaScript对象(myObject)之间制造了循环引用。myObject变量有一个名为element的属性指向DOM对象element,而element对象有一个someObject属性指回myObject对象。由于存在循环引用,因此DOM元素的内存永远不会被回收,即使它已经被从页面上删除了也是如此。为避免类似的循环引用问题,应该在确保不使用的情况下切断原生JavaScript对象与DOM元素之间的连接。比如,通过以下代码可以清除前面的例子中建立的循环引用

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

把变量设置为null实际上会切断变量与其之前引用值之间的关系。当下次垃圾回收程序运行时,这些值就会被删除,内存也会被回收。

把BOM和DOM对象都改成JavaScript对象,可以避免了由于存在两套垃圾回收算法而导致的问题,还消除了常见的内存泄漏现象。