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JavaScript垃圾收集机制.md

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#垃圾收集机制(garbage collection)

JavaScript具有自动垃圾收集机制,也就是说,执行环境会负责管理代码执行过程中使用的内存。在编写JavaScript程序时,开发人员不用关心内存使用问题,所需内存的分配以及无用内存的回收完全实现了自动管理。这种垃圾收集机制的原理其实很简单:找出哪些不再继续使用的变量,然后释放其占用的内存。为此,垃圾收集器会按照固定的时间间隔,周期性地执行这一操作。

垃圾收集器必须跟踪哪个变量有用哪个变量没用,对于不再有用的变量打上标记,以备将来收回其占用的内存。用于标识无用变量的策略可能会因实现而异,但具体到浏览器中的实现,则通常有两个策略:标记清除引用计数

##标记清除(mark-and-sweep)

JavaScript中最常用的垃圾收集方式是标记清除。当变量进入环境(例如,在函数中声明一个变量)时,就将这个变量标记为“进入环境”。从逻辑上讲,永远不能释放进入环境的变量所占用的内存,因为只要执行流进入相应的环境,就可能会用到它们。而当变量离开环境时,则将其标记为“离开环境”。

可以使用任何方式来标记变量。比如,可以通过翻转某个特使的位来记录一个变量何时进入环境,或者使用一个“进入环境的”变量列表及一个“离开环境的”变量列表来跟踪哪个变量发生了变化。说到底,如何标记变量其实并不重要,关键在于采取什么策略。

垃圾收集器在运行的时候回给存储在内存中的所有变量都加上标记(当然他,可以使用任何标记方式)。然后,它会去掉环境中的变量以及被环境中的变量引用的变量的标记。而在此之后再被加上标记的变量将视为准备删除的变量,原因是环境中的变量以及无法访问到这些变量了。最后,垃圾收集器完成内存清除工作,销毁哪些标记的值并回收它们所占用的内存空间。

目前大部分的浏览器都是使用标记清除式的垃圾收集策略,只不过垃圾收集的时间间隔互有不同。

##引用计数(reference counting)

当声明了一个变量并将一个引用类型值赋给该变量时,则这个值的引用次数就是 1。如果同一个值又被赋给另一个变量,则该值的引用次数加 1。相反,如果包含对这个值引用的变量又取得了另外一个值,则这个值的引用次数减 1。当这个值的引用次数变成 0 时,则说明没有办法再访问这个值了,因而就可以将其占用的内存空间回收回来。这样,当垃圾收集器下次再运行时,它就会释放那些引用次数为零的值所占用的内存。

但在采用引用计数策略的实现中,当函数执行完毕后,函数内部循环引用的对象还将继续存在,因为它们的引用次数永远不会是 0。假如这个函数被重复多次调用,就会导致大量内存得不到回收。正是由于这个原因,Netscape在Navigator 4.0中放弃了引用计数方式,转而采用垃圾回收。

//循环引用实例
function problem(){
    var objectA = new Object();
    var objectB = new Object();
    objectA.someOtherObject = objectB;
    objectB.anotherObject = objectA;
}

IE 中有一部分对象并不是原生 JavaScript 对象。例如,其 BOM 和 DOM 中的对象就是使用 C++以 COM(Component Object Model,组件对象模型)对象的形式实现的,而 COM 对象的垃圾收集机制采用的就是引用计数策略。因此,即使 IE 的 JavaScript 引擎是使用标记清除策略来实现的,但JavaScript 访问的 COM 对象依然是基于引用计数策略的。换句话说,只要在 IE 中涉及 COM 对象,就会存在循环引用的问题。为了避免类似这样的循环引用问题,最好是在不使用它们的时候手工断开原生 JavaScript 对象与DOM 元素之间的连接(赋值为null)。 IE9 把 BOM 和 DOM 对象都转换成了真正的 JavaScript 对象。这样,就避免了两种垃圾收集算法并存导致的问题,也消除了常见的内存泄漏现象。

总结:内存的自动回收基于两种策略:其中的引用计数策略在对象循环引用时不可用,IE8及以下的DOM和BOM对象操作深受其害;目前,IE9+和其他四大浏览器基本支持标记清除方式,区别仅在于垃圾回收的周期不同。

##性能问题

垃圾收集器是周期性运行的,而且如果为变量分配的内存数量很可观,那么回收工作量也是相对大的。在这种情况下,确定垃圾收集的时间间隔是一个非常重要的问题。说到垃圾收集器多长时间运行一次,不禁让人联想到IE因此而声名狼藉的性能问题。IE的垃圾收集器是根据内存分配量运行的,具体一点说就是256个变量、4096个对象(或数组)字面量和数组元素或者64KB的字符串。达到上述任何一个临界值,垃圾收集器就会运行。这种实现方式的问题在于,如果一个脚本中包含那么多变量,那么该脚本很可能会在其生命周期中一直保有那么多的变量。而这样一来,垃圾收集器就不得不频繁地运行。结果,由此引发的严重性能问题促使IE7重写了其垃圾收集例程。

##管理内存

使用具备垃圾收集机制的语言编写程序,开发人员一般不必操心内存管理的问题。但是,JavaScript在进行内存管理及垃圾收集时面临的问题还是有点与众不同。其中最主要的一个问题,就是分配给Web浏览器的可用内存数量通常要比分配桌面应用程序的少。这样做的目的主要是出于安全方面的考虑,目的是防止JavaScript的网页耗尽全部系统内存而导致系统崩溃。内存限制问题不会影响给变量分配内存,同时还会影响调用栈以及在一个线程中能够同时执行的语句数量。

因此,确保占用最少的内存可以让网页获得更好的性能。而优化内存占用的最佳方式,就是为执行中的代码只保存必要的数据。一旦数据不再有用,最好通过将其设置为null来释放其引用——这个做法叫做解除引用。这一做法适合用于大多数全局变量和全局对象的属性。局部变量会在它们离开执行环境时自动解除引用,如下面这个例子所示:

function createPerson(name) {
    var localPersonn = new Object();
    localPerson.name = name;
    return localPerson;
}

var globalPerson = createPerson("Nicholas");

// 手工解除过globalPerson的引用

globalPerson - null;

在这个例子中,变量globalPerson取得了createPerson()函数返回的值。在createPerson()函数内部。我们创建了一个对象并将其赋给局部变量localPerson,然后又为该对象添加一个名为name的属性。最后,当调用这个函数时,localPerson以函数值得形式返回并赋给全局变量globalPerson。由于localPerson在createPerson()函数执行完毕后就离开了其执行环境,因此无需我们显式地去为它解除引用。但是对于全局变量globalPerson而言,则需要我们在不使用它的时候手工为它解除引用,这也正是上面例子中最后一行代码的目的。

不过,解除一个值的引用并不意味着自动回收该值所占用的内存。解除引用的真正作用是让值脱离执行环境,以便垃圾收集器下次运行时将其回收。