JavaScript内存管理和闭包
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；
对于开发者来说，JavaScript 的内存管理是自动的、无形的。
- 我们创建的原始值、对象、函数……这一切都会占用内存；
- 但是我们并不需要手动来对它们进行管理，JavaScript引擎会帮助我们处理好它；
JavaScript的内存管理
- JavaScript会在定义数据时为我们分配内存。
- 但是内存分配方式是一样的吗？
- JS对于原始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；
JavaScript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的实现以及对应的算法；
常见的GC算法 – 引用计数（Reference counting）
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；
JS使用的GC算法 – 标记清除（mark-Sweep）
标记清除：
标记清除的核心思路是可达性（Reachability）
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；
- 在浏览器中，根对象就是window
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可达性中的标记清除算法，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。
- 标记整理（Mark-Compact） 和“标记－清除”相似；
- 不同的是，回收期间同时会将保留的存储对象搬运汇集到连续的内存空间，从而整合空闲空间，避免内存碎片化；
- 分代收集（Generational collection）—— 对象被分成两组：“新的”和“旧的”。
- 一般创建新对象，新对象会马上使用，使用完就会清理掉。
- 如果对象长期存活，则证明对象可能会一直存在，则对象会变得“老旧”，迁移到旧的组，而且被检查的频次也会减少；
增量收集（Incremental collection）
- 如果有许多对象，并且我们试图一次遍历并标记整个对象集，则可能需要一些时间，并在执行过程中带来明显的延迟。
- 所以引擎试图将垃圾收集工作分成几部分来做，然后将这几部分会逐一进行处理，这样会有许多微小的延迟而不是一个大的 延迟；
闲时收集（Idle-time collection）
- 垃圾收集器只会在 CPU 空闲时尝试运行，以减少可能对代码执行的影响。
V8引擎详细的内存图
- 事实上，V8引擎为了提供内存的管理效率，对内存进行非常详细的划分：
深入闭包
JavaScript的函数式编程
在前面我们说过，JavaScript是支持函数式编程的
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；
所以JavaScript存在很多的高阶函数：
- 自己编写高阶函数
- 使用内置的高阶函数
目前在vue3+react开发中，也都在趋向于函数式编程：
- vue3 composition api: setup函数 -> 代码（函数hook，定义函数）；
- react：class -> function -> hooks
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 会在捕捉时被确定，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；
那么我的理解和总结：
- 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，那么这个函数和周围环境就是一个闭包；
- 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域的变量，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：
闭包的执行过程
- 那么函数继续执行呢？
- 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；
闭包的内存泄漏
那么我们为什么经常会说闭包是有内存泄露的呢？
- 在上面的案例中，如果后续我们不再使用add10函数了，那么该函数对象应该要被销毁掉，并且其引用着的父作用域AO也应 该被销毁掉；
- 但是目前因为在全局作用域下add10变量对0xb00的函数对象有引用，而0xb00的作用域中AO（0x200）有引用，所以最终 会造成这些内存都是无法被释放的；
- 所以我们经常说的闭包会造成内存泄露，其实就是刚才的引用链中的所有对象都是无法释放的；
那么，怎么解决这个问题呢？
- 因为当将add10设置为null时，就不再对函数对象0xb00有引用，那么对应的AO对象0x200也就不可达了；
- 在GC的下一次检测中，它们就会被销毁掉；
闭包的内存泄漏测试
<body>
<button class="create">创建一系列的数组对象</button>
<button class="destroy">销毁一系列的数组对象</button>
<script>
function createArray() {
// 4 1024 -> 4kb * 1024 -> 4M
var arr = new Array(1024*1024).fill(1)
function test() {
console.log(arr)
}
return test
}
// 点击按钮
var totalArr = []
var createBtnEl = document.querySelector(".create")
var destroyBtnEl = document.querySelector(".destroy")
createBtnEl.onclick = function() {
for (var i = 0; i < 100; i++) {
totalArr.push(createArray())
}
console.log(totalArr.length)
}
destroyBtnEl.onclick = function() {
totalArr = []
}
</script>
</body>
V8引擎对AO不使用的属性优化
- 我们来研究一个问题：AO对象不会被销毁时，是否里面的所有属性都不会被释放？
- 下面这段代码中name属于闭包的父作用域里面的变量；
- 我们知道形成闭包之后count一定不会被销毁掉，那么name是否会被销毁掉呢？
- 这里我打上了断点，我们可以在浏览器上看看结果；
- V8对于没有引用的AO属性会删除掉，但是safari浏览器不会，继续保留