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JavaScript 垃圾回收機制分析
編輯:關於JavaScript     

在公司經常會聽到大牛們討論時說道內存洩露神馬的,每每都驚羨不已,最近精力主要用在了Web 開發上,讀了一下《JavaScript高級程序設計》(書名很唬人,實際作者寫的特別好,由淺入深)了解了一下JavaScript垃圾回收機制,對內存洩露有了一定的認識。

和C#、Java一樣JavaScript有自動垃圾回收機制,也就是說執行環境會負責管理代碼執行過程中使用的內存,在開發過程中就無需考慮內存分配及無用內存的回收問題了。JavaScript垃圾回收的機制很簡單:找出不再使用的變量,然後釋放掉其占用的內存,但是這個過程不是時時的,因為其開銷比較大,所以垃圾回收器會按照固定的時間間隔周期性的執行。

變量生命周期

有同學看了上面就會問了,什麼叫不再使用的變量?不再使用的變量也就是生命周期結束的變量,當然只可能是局部變量,全局變量的生命周期直至浏覽器卸載頁面才會結束。局部變量只在函數的執行過程中存在,而在這個過程中會為局部變量在棧或堆上分配相應的空間,以存儲它們的值,然後再函數中使用這些變量,直至函數結束(閉包中由於內部函數的原因,外部函數並不能算是結束,了解閉包可以看看 JavaScript作用域鏈,JavaScript 閉包究竟是什麼)。

一旦函數結束,局部變量就沒有存在必要了,可以釋放它們占用的內存。貓和很簡單的工作,為什麼會有很大開銷呢?這僅僅是垃圾回收的冰山一角,就像剛剛提到的閉包,貌似函數結束了,其實還沒有,垃圾回收器必須那個變量游泳,那個變量沒用,對於不再有用的變量打上標記,以備將來回收。用於標記無用的策略有很多,常見的有兩種方式

標記清除(mark and sweep)

這是JavaScript最常見的垃圾回收方式,當變量進入執行環境的時候,比如函數中聲明一個變量,垃圾回收器將其標記為“進入環境”,當變量離開環境的時候(函數執行結束)將其標記為“離開環境”。至於怎麼標記有很多種方式,比如特殊位的反轉、維護一個列表等,這些並不重要,重要的是使用什麼策略,原則上講不能夠釋放進入環境的變量所占的內存,它們隨時可能會被調用的到。

垃圾回收器會在運行的時候給存儲在內存中的所有變量加上標記,然後去掉環境中的變量以及被環境中變量所引用的變量(閉包),在這些完成之後仍存在標記的就是要刪除的變量了,因為環境中的變量已經無法訪問到這些變量了,然後垃圾回收器相會這些帶有標記的變量機器所占空間。

大部分浏覽器都是使用這種方式進行垃圾回收,區別在於如何標記及垃圾回收間隔而已,只有低版本IE,不出所料,又是IE。。。

引用計數(reference counting)

在低版本IE中經常會出現內存洩露,很多時候就是因為其采用引用計數方式進行垃圾回收。引用計數的策略是跟蹤記錄每個值被使用的次數,當聲明了一個變量並將一個引用類型賦值給該變量的時候這個值的引用次數就加1,如果該變量的值變成了另外一個,則這個值得引用次數減1,當這個值的引用次數變為0的時候,說明沒有變量在使用,這個值沒法被訪問了,因此可以將其占用的空間回收,這樣垃圾回收器會在運行的時候清理掉引用次數為0的值占用的空間。

看起來也不錯的方式,為什麼很少有浏覽器采用,還會帶來內存洩露問題呢?主要是因為這種方式沒辦法解決循環引用問題。比如對象A有一個屬性指向對象B,而對象B也有有一個屬性指向對象A,這樣相互引用

復制代碼 代碼如下:
function test(){
            var a={};
            var b={};
            a.prop=b;
            b.prop=a;
        }

這樣a和b的引用次數都是2,即使在test()執行完成後,兩個對象都已經離開環境,在標記清除的策略下是沒有問題的,離開環境的就被清除,但是在引用計數策略下不行,因為這兩個對象的引用次數仍然是2,不會變成0,所以其占用空間不會被清理,如果這個函數被多次調用,這樣就會不斷地有空間不會被回收,造成內存洩露。

在IE中雖然JavaScript對象通過標記清除的方式進行垃圾回收,但BOM與DOM對象卻是通過引用計數回收垃圾的,也就是說只要涉及BOM及DOM就會出現循環引用問題。看上面的例子,有同學回覺得太弱了,誰會做這樣無聊的事情,其實我們是不是就在做

復制代碼 代碼如下:
window.onload=function outerFunction(){
        var obj = document.getElementById("element");
        obj.onclick=function innerFunction(){};
    };

這段代碼看起來沒什麼問題,但是obj引用了document.getElementById("element"),而document.getElementById("element")的onclick方法會引用外部環境中德變量,自然也包括obj,是不是很隱蔽啊。

解決辦法

最簡單的方式就是自己手工解除循環引用,比如剛才的函數可以這樣

復制代碼 代碼如下:
window.onload=function outerFunction(){
        var obj = document.getElementById("element");
        obj.onclick=function innerFunction(){};
       obj=null;
    };

什麼時候觸發垃圾回收

垃圾回收器周期性運行,如果分配的內存非常多,那麼回收工作也會很艱巨,確定垃圾回收時間間隔就變成了一個值得思考的問題。IE6的垃圾回收是根據內存分配量運行的,當環境中存在256個變量、4096個對象、64k的字符串任意一種情況的時候就會觸發垃圾回收器工作,看起來很科學,不用按一段時間就調用一次,有時候會沒必要,這樣按需調用不是很好嗎?但是如果環境中就是有這麼多變量等一直存在,現在腳本如此復雜,很正常,那麼結果就是垃圾回收器一直在工作,這樣浏覽器就沒法兒玩兒了。

微軟在IE7中做了調整,觸發條件不再是固定的,而是動態修改的,初始值和IE6相同,如果垃圾回收器回收的內存分配量低於程序占用內存的15%,說明大部分內存不可被回收,設的垃圾回收觸發條件過於敏感,這時候把臨街條件翻倍,如果回收的內存高於85%,說明大部分內存早就該清理了,這時候把觸發條件置回。這樣就使垃圾回收工作職能了很多。

同C# 、Java一樣我們可以手工調用垃圾回收程序,但是由於其消耗大量資源,而且我們手工調用的不會比浏覽器判斷的准確,所以不推薦手工調用垃圾回收。

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