JavaScript內存泄漏的處理方式

下面就是小編整理的關于JS遇到內存泄漏問題時應該采取的處理方式。

隨著現在的編程語言功能越來越成熟、復雜，內存管理也容易被大家忽略。本文將會討論JavaScript中的內存泄漏以及如何處理，方便大家在使用JavaScript編碼時，更好的應對內存泄漏帶來的問題。

概述

像C語言這樣的編程語言，具有簡單的內存管理功能函數，例如malloc( )和free( )。開發人員可以使用這些功能函數來顯式地分配和釋放系統的內存。

當創建對象和字符串等時，JavaScript就會分配內存，并在不再使用時自動釋放內存，這種機制被稱為垃圾收集。這種釋放資源看似是“自動”的，但本質是混淆的，這也給JavaScript（以及其他高級語言）的開發人員產生了可以不關心內存管理的錯誤印象。其實這是一個大錯誤。

即使使用高級語言，開發人員也應該理解內存管理的知識。有時自動內存管理也會存在問題（例如垃圾收集器中的錯誤或實施限制等），開發人員必須了解這些問題才能正確地進行處理。

內存生命周期

無論你使用的是什么編程語言，內存生命周期幾乎都是一樣的：

以下是對內存生命周期中每個步驟發生的情況的概述：

分配內存  - 內存由操作系統分配，允許程序使用它。在簡單的編程語言中，這個過程是開發人員應該處理的一個顯式操作。然而，在高級編程語言中，系統會幫助你完成這個操作。內存使用 -  這是程序使用之前申請內存的時間段，你的代碼會通過使用分配的變量

來對內存進行讀取和寫入操作。

釋放內存  - 對于不再需要的內存進行釋放的操作，以便確保其變成空閑狀態并且可以被再次使用。與分配內存操作一樣，這個操作在簡單的編程語言中是需要顯示操作的。   什么是內存？

在硬件層面上，計算機的內存由大量的觸發器組成的。每個觸發器包含一些晶體管，并能夠存儲一位數據。單獨的觸發器可以通過唯一的標識符來尋址，所以我們可以讀取和覆蓋它們。因此，從概念上講，我們可以把整個計算機內存看作是我們可以讀寫的一大塊空間。

很多東西都存儲在內存中：

程序使用的所有變量和其他數據。程序的代碼，包括操作系統的代碼。

編譯器和操作系統一起工作，來處理大部分的內存管理，但是我們需要了解從本質上發生了什么。

編譯代碼時，編譯器會檢查原始數據類型，并提前計算它們需要多少內存，然后將所需的內存分配給調用堆棧空間中的程序。分配這些變量的空間被稱為堆棧空間，隨著函數的調用，內存會被添加到現有的內存之上。當終止時，空間以LIFO（后進先出）順序被移除。例如如下聲明：

int n; // 4個字節
int x [4]; // 4個元素的數組，每一個占4個字節
double m; // 8個字節

編譯器插入與操作系統進行交互的代碼，以便在堆棧中請求所需的字節數來存儲變量。

在上面的例子中，編譯器知道每個變量的確切內存地址。實際上，每當我們寫入這個變量n，它就會在內部翻譯成“內存地址4127963”。

注意，如果我們試圖訪問x[4]，我們將訪問與m關聯的數據。這是因為我們正在訪問數組中不存在的元素 - 它比數組中最后一個數據實際分配的元素多了4個字節x[3]，并且可能最終讀取（或覆蓋）了一些m比特。這對其余部分會產生不利的后果。

當函數調用其它函數時，每個函數被調用時都會得到自己的堆棧塊。它會保留所有的局部變量和一個程序計數器，還會記錄執行的地方。當功能完成時，其內存塊會被釋放，可以再次用于其它目的。

動態分配

如若我們不知道編譯時，變量需要的內存數量時，事情就會變得復雜。假設我們想要做如下事項：

int n = readInput（）; //讀取用戶的輸入
...
//用“n”個元素創建一個數組

在編譯時，編譯器不知道數組需要多少內存，因為它是由用戶提供的輸入值決定的。

因此，它不能為堆棧上的變量分配空間。相反，我們的程序需要在運行時明確地向操作系統請求適當的空間。這個內存是從堆空間分配的。下表總結了靜態和動態內存分配之間的區別：

在JavaScript中分配內存

現在來解釋如何在JavaScript中分配內存。

JavaScript使得開發人員免于處理內存分配的工作。

var n = 374; // allocates memory for a number
var s = 'sessionstack'; // allocates memory for a string
var o = {
a: 1,
b: null
}; // allocates memory for an object and its contained values
var a = [1, null, 'str']; // (like object) allocates memory for the
// array and its contained values
function f(a) {
return a + 3;
} // allocates a function (which is a callable object)
// function expressions also allocate an object
someElement.addEventListener('click', function() {
someElement.style.backgroundColor = 'blue';
}, false);

一些函數調用也會導致對象分配：

var d = new Date(); // allocates a Date object
var e = document.createElement('div'); // allocates a DOM element

方法可以分配新的值或對象：

var s1 = 'sessionstack';
var s2 = s1.substr(0, 3); // s2 is a new string
// Since strings are immutable, 
// JavaScript may decide to not allocate memory, 
// but just store the [0, 3] range.
var a1 = ['str1', 'str2'];
var a2 = ['str3', 'str4'];
var a3 = a1.concat(a2); 
// new array with 4 elements being
// the concatenation of a1 and a2 elements

在JavaScript中使用內存

基本上在JavaScript中使用分配的內存，意味著在其中讀寫。

這可以通過讀取或寫入變量或對象屬性的值，或者甚至將參數傳遞給函數來完成。

當內存不再需要時進行釋放

大部分內存泄漏問題都是在這個階段產生的，這個階段最難的問題就是確定何時不再需要已分配的內存。它通常需要開發人員確定程序中的哪個部分不再需要這些內存，并將其釋放。

高級語言嵌入了一個名為垃圾收集器的功能，其工作是跟蹤內存分配和使用情況，以便在不再需要分配內存的情況下自動釋放內存。

不幸的是，這個過程無法做到那么準確，因為像某些內存不再需要的問題是不能由算法來解決的。

大多數垃圾收集器通過收集不能被訪問的內存來工作，例如指向它的變量超出范圍的這種情況。然而，這種方式只能收集內存空間的近似值，因為在內存的某些位置可能仍然有指向它的變量，但它卻不會被再次訪問。

由于確定一些內存是否“不再需要”，是不可判定的，所以垃圾收集機制就有一定的局限性。下面將解釋主要垃圾收集算法及其局限性的概念。

內存引用

垃圾收集算法所依賴的主要概念之一就是內存引用。

在內存管理情況下，如果一個對象訪問變量（可以是隱含的或顯式的），則稱該對象引用另一個對象。例如，JavaScript對象具有對其原對象（隱式引用）及其屬性值（顯式引用）的引用。

在這種情況下，“對象”的概念擴展到比普通JavaScript對象更廣泛的范圍，并且還包含函數范圍。

引用計數垃圾收集

這是最簡單的垃圾收集算法。如果有零個引用指向它，則該對象會被認為是“垃圾收集” 。

看看下面的代碼：

var o1 = {
o2: {
x: 1
}
};
// 2 objects are created. 
// 'o2' is referenced by 'o1' object as one of its properties.
// None can be garbage-collected
var o3 = o1; // the 'o3' variable is the second thing that 
// has a reference to the object pointed by 'o1'.
o1 = 1;   // now, the object that was originally in 'o1' has a     
// single reference, embodied by the 'o3' variable
var o4 = o3.o2; // reference to 'o2' property of the object.
// This object has now 2 references: one as
// a property. 
// The other as the 'o4' variable
o3 = '374'; // The object that was originally in 'o1' has now zero
// references to it. 
// It can be garbage-collected.
// However, what was its 'o2' property is still
// referenced by the 'o4' variable, so it cannot be
// freed.
o4 = null; // what was the 'o2' property of the object originally in
// 'o1' has zero references to it. 
// It can be garbage collected.

周期引起問題

在周期方面有一個限制。例如下面的例子，創建兩個對象并相互引用，這樣會創建一個循環引用。在函數調用之后，它們將超出范圍，所以它們實際上是無用的，可以被釋放。然而，引用計數算法認為，由于兩個對象中的每一個都被引用至少一次，所以兩者都不能被垃圾收集機制收回。

function f() {
var o1 = {};
var o2 = {};
o1.p = o2; // o1 references o2
o2.p = o1; // o2 references o1. This creates a cycle.
}
f( );

標記和掃描算法

為了決定是否需要對象，標記和掃描算法會確定對象是否是活動的。

標記和掃描算法經過以下3個步驟：

roots：通常，root是代碼中引用的全局變量。例如，在JavaScript中，可以充當root的全局變量是“窗口”對象。Node.js中的相同對象稱為“全局”。所有root的完整列表由垃圾收集器構建。然后算法會檢查所有root和他們的子對象并且標記它們是活動的（即它們不是垃圾）。任何root不能達到的，將被標記為垃圾。最后，垃圾回收器釋放所有未標記為活動的內存塊，并將該內存返回給操作系統。

這個算法比引用計數垃圾收集算法更好。JavaScript垃圾收集（代碼/增量/并發/并行垃圾收集）領域中所做的所有改進都是對這種標記和掃描算法的實現改進，但不是對垃圾收集算法本身的改進。

周期不再是問題了

在上面的相互引用例子中，在函數調用返回之后，兩個對象不再被全局對象可訪問的對象引用。因此，它們將被垃圾收集器發現，從而進行收回。

即使在對象之間有引用，它們也不能從root目錄中訪問，從而會被認為是垃圾而收集。

抵制垃圾收集器的直觀行為

盡管垃圾收集器使用起來很方便，但它們也有自己的一套標準，其中之一是非決定論。換句話說，垃圾收集是不可預測的。你不能真正知道什么時候進行收集，這意味著在某些情況下，程序會使用更多的內存，雖然這是實際需要的。在其它情況下，在特別敏感的應用程序中，短暫暫停是很可能出現的。盡管非確定性意味著不能確定何時進行集合，但大多數垃圾收集實現了共享在分配期間進行收集的通用模式。如果沒有執行分配，大多數垃圾收集會保持空閑狀態。如以下情況：

大量的分配被執行。大多數這些元素（或所有這些元素）被標記為無法訪問（假設我們將一個引用指向不再需要的緩存）。沒有進一步的分配執行。

在這種情況下，大多數垃圾收集不會做出任何的收集工作。換句話說，即使有不可用的引用需要收集，但是收集器不會進行收集。雖然這并不是嚴格的泄漏，但仍會導致內存使用率高于平時。

什么是內存泄漏？

內存泄漏是應用程序使用過的內存片段，在不再需要時，不能返回到操作系統或可用內存池中的情況。

編程語言有各自不同的內存管理方式。但是是否使用某一段內存，實際上是一個不可判定的問題。換句話說，只有開發人員明確的知道是否需要將一塊內存返回給操作系統。

四種常見的JavaScript內存泄漏

1：全局變量

JavaScript以一種有趣的方式來處理未聲明的變量：當引用未聲明的變量時，會在全局對象中創建一個新變量。在瀏覽器中，全局對象將是window，這意味著

function foo(arg) {
bar = "some text";
}

相當于：

function foo(arg) {
window.bar = "some text";
}

bar只是foo函數中引用一個變量。如果你不使用var聲明，將會創建一個多余的全局變量。在上述情況下，不會造成很大的問題。但是，如若是下面的這種情況。

你也可能不小心創建一個全局變量this：

function foo() {
this.var1 = "potential accidental global";
}
// Foo called on its own, this points to the global object (window)
// rather than being undefined.
foo( );

你可以通過在JavaScript文件的開始處添加‘use strict';來避免這中錯誤，這種方式將開啟嚴格的解析JavaScript模式，從而防止意外創建全局變量。

意外的全局變量當然是一個問題。更多的時候，你的代碼會受到顯式的全局變量的影響，而這些全局變量在垃圾收集器中是無法收集的。需要特別注意用于臨時存儲和處理大量信息的全局變量。如果必須使用全局變量來存儲數據，那么確保將其分配為空值，或者在完成后重新分配。

2：被遺忘的定時器或回調

下面列舉setInterval的例子，這也是經常在JavaScript中使用。

對于提供監視的庫和其它接受回調的工具，通常在確保所有回調的引用在其實例無法訪問時，會變成無法訪問的狀態。但是下面的代碼卻是一個例外：

var serverData = loadData();
setInterval(function() {
var renderer = document.getElementById('renderer');
if(renderer) {
renderer.innerHTML = JSON.stringify(serverData);
}
}, 5000); //This will be executed every ~5 seconds.

上面的代碼片段顯示了使用引用節點或不再需要的數據的定時器的結果。

該renderer對象可能會在某些時候被替換或刪除，這會使interval處理程序封裝的塊變得冗余。如果發生這種情況，那么處理程序及其依賴項都不會被收集，因為interval需要先停止。這一切都歸結為存儲和處理負載數據的serverData不會被收集的原因。

當使用監視器時，你需要確保做了一個明確的調用來刪除它們。

幸運的是，大多數現代瀏覽器都會為你做這件事：即使你忘記刪除監聽器，當被監測對象變得無法訪問，它們就會自動收集監測處理器。這是過去的一些瀏覽器無法處理的情況（例如舊的IE6）。

看下面的例子：

var element = document.getElementById('launch-button');
var counter = 0;

function onClick(event) {
counter++;
element.innerHtml = 'text ' + counter;
}
element.addEventListener('click', onClick);
// Do stuff
element.removeEventListener('click', onClick);
element.parentNode.removeChild(element);
// Now when element goes out of scope,
// both element and onClick will be collected even in old browsers // that don't handle cycles well.

由于現代瀏覽器支持垃圾回收機制，所以當某個節點變的不能訪問時，你不再需要調用removeEventListener，因為垃圾回收機制會恰當的處理這些節點。

如果你正在使用jQueryAPI（其他庫和框架也支持這一點），那么也可以在節點不用之前刪除監聽器。即使應用程序在較舊的瀏覽器版本下運行，庫也會確保沒有內存泄漏。

3：閉包

JavaScript開發的一個關鍵方面是閉包。閉包是一個內部函數，可以訪問外部（封閉）函數的變量。由于JavaScript運行時的實現細節，可能存在以下形式泄漏內存：

var theThing = null;
var replaceThing = function（）{
var originalThing = theThing; 
var unused = function（）{ 
if（originalThing）//對'originalThing'的引用
console.log（“hi”）; 
};
theThing = { 
longStr：new Array（1000000）.join（'*'），
someMethod：function（）{ 
console.log（“message”）; 
} 
}; 
};
setInterval（replaceThing，1000）;

一旦replaceThing被調用，theThing會獲取由一個大數組和一個新的閉包（someMethod）組成的新對象。然而，originalThing會被unused變量所持有的閉包所引用（這是theThing從以前的調用變量replaceThing）。需要記住的是，一旦在同一父作用域中為閉包創建了閉包的作用域，作用域就被共享了。

在這種情況下，閉包創建的范圍會將someMethod共享給unused。然而，unused有一個originalThing引用。即使unused從未使用過，someMethod 也可以通過theThing在整個范圍之外使用replaceThing。而且someMethod通過unused共享了閉包范圍，unused必須引用originalThing以便使其它保持活躍（兩封閉之間的整個共享范圍）。這就阻止了它被收集。

所有這些都可能導致相當大的內存泄漏。當上面的代碼片段一遍又一遍地運行時，你會看到內存使用率的不斷上升。當垃圾收集器運行時，其內存大小不會縮小。這種情況會創建一個閉包的鏈表，并且每個閉包范圍都帶有對大數組的間接引用。

4：超出DOM引用

在某些情況下，開發人員會在數據結構中存儲DOM節點，例如你想快速更新表格中的幾行內容的情況。如果在字典或數組中存儲對每個DOM行的引用，則會有兩個對同一個DOM元素的引用：一個在DOM樹中，另一個在字典中。如果你不再需要這些行，則需要使兩個引用都無法訪問。

var elements = {
button: document.getElementById('button'),
image: document.getElementById('image')
};
function doStuff() {
elements.image.src = 'http://example.com/image_name.png';
}
function removeImage() {
// The image is a direct child of the body element.
document.body.removeChild(document.getElementById('image'));
// At this point, we still have a reference to #button in the
//global elements object. In other words, the button element is
//still in memory and cannot be collected by the GC.
}

在涉及DOM樹內的內部節點或葉節點時，還有一個額外的因素需要考慮。如果你在代碼中保留對表格單元格（標簽）的引用，并決定從DOM中刪除該表格，還需要保留對該特定單元格的引用，則可能會出現嚴重的內存泄漏。你可能會認為垃圾收集器會釋放除了那個單元之外的所有東西，但情況并非如此。由于單元格是表格的一個子節點，并且子節點保留著對父節點的引用，所以對表格單元格的這種引用，會將整個表格保存在內存中。

總結

以上內容是對JavaScript內存管理機制的講解，以及常見的四種內存泄漏的分析。希望對JavaScript的編程人員有所幫助。