深入理解JavaScrip中内存分配和垃圾回收

内存分配

内存分配方式有三种:
  [1]从静态存储区域分配。内存在程序编译的时候就已经分配好,这块内存在程序的整个运行期间都存在。例如全局变量,static变量。
  [2]在栈上创建。在执行函数时,函数内局部变量的存储单元都可以在栈上创建,函数执行结束时这些存储单元自动被释放。栈内存分配运算内置于处理器的指令集中,效率很高,但是分配的内存容量有限。
  [3]从堆上分配,亦称动态内存分配。动态内存的生存期由程序员决定,使用非常灵活,但如果在堆上分配了空间,就有责任回收它,否则运行的程序会出现内存泄漏。

程序的内存空间

1、栈区(stack)—  由编译器自动分配释放 ,存放为运行函数而分配的局部变量、函数参数、返回数据、返回地址等。其操作方式类似于数据结构中的栈。
  2、堆区(heap) —  一般由程序员分配释放, 若程序员不释放,程序结束时可能由OS回收 。分配方式类似于链表。
  3、全局区(静态区)(static)—存放全局变量、静态数据、常量。程序结束后由系统释放。
  4、文字常量区 —常量字符串就是放在这里的。 程序结束后由系统释放。
  5、程序代码区—存放函数体(类成员函数和全局函数)的二进制代码。

栈和堆

栈的优势就是存取速度比堆要快,仅次于直接位于CPU中的寄存器,但缺点是,存在栈中的数据大小与生存期必须是确定的,缺乏灵活性。

堆的优势是可以动态地分配内存大小,生存期也不必事先告诉编译器,,但是缺点是由于在运行时动态分配内存,所以存取速度较慢,在堆上分配了空间,就有责任回收它,否则运行的程序会出现内存泄漏。

局部变量为什么要放在栈上

局部变量是放在栈区的,为什么要放在栈区呢?
首先我们知道栈的空间大小是固定的,二堆的空间可以自由分配。
(1)局部变量只有在调用他所在的函数时才会生效,很多局部变量的生名周期远远小于整个程序的运行周期,如果为每个局部变量分配不同的空间,空间的利用率会降低。
(2)更重要的是,当发生递归调用的时候,会存在当一个函数尚未返回,对他的另一次调用又发生的情况,对于这种多次调用,相同名称的局部变量会有不同的值,这些值必须同时保存在内存中,而且不能相互影响,因此他们必然有不同的地址,像全局变量那样分配唯一确定的地址肯定是不行的。

运行栈

运行栈实际上是一段区域的内存空间(其实就是我们通常说的栈),运行栈中的数据分为一个个栈帧,每个栈帧对应一个函数的调用,栈帧中包含这次函数调用中的形参值,一些控制信息,局部变量值和一些临时数据(例如复杂表达式计算的中间值,默写函数的返回值)。

函数在运行栈里的执行

每次发生函数调用时,都会有一个栈帧被压入运行栈中,二调用返回时,相应的栈帧会被弹出

函数调用时的参数传递

当一个函数调用一个函数的时候,要为它所调用的函数设置实参,具体方式是在调用前把实参值压入栈中,运行栈中的这一部分是主调函数和被调函数都可以直接访问的,参数的形实结合就是通过访问这一部分公共空间完成的。

下面是一个递归函数的例子和他在运行栈中是如何存储的

这是一个递归函数计算阶乘的例子


IMG_8064.JPG

那么他在运行栈中的变化情况


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具体解析


E949781D509F51E259920419F5DF2769.png

简单变量和引用变量

简单变量和引用变量存储在内存中的位置分别为栈和堆。
简单变量:存储在栈中。
引用变量:存储在栈中的值是一个指针,指向存储在堆中的实际对象。

function Person(id,name,age){ 
this.id = id; 
this.name = name; 
this.age = age; 
} 
var num = 10; 
var bol = true; 
var str = "abc"; 
var obj = new Object(); 
var arr = ['a','b','c']; 
var person = new Person(100,"jxl",22);
Paste_Image.png

全局变量

全局变量是存储在全局区(静态区),分配唯一确定的地址。

垃圾回收

垃圾回收其实就是找到那些不再继续使用的变量,然后释放他占用的内存空间,垃圾收集器是周期性运行的。
JavaScrip中垃圾回收的方式两种
(1)标记清除
(2)引用计数

标记清除

javascript中最常用的是标记清除,具体的过程是
垃级收集器在运行的时候会给存储在内存中的所有变量都加上标记,然后他会去掉环境中的变量以及环境中的变量所引用的变量的标记(这里面说的环境其实就是栈),在此之后还被加上标记的变量就被视为准备删除的变量,原因是环境中的变量已经无法是访问到这些变量了(也就是说这些变量是“不可达的”),最后,垃圾收集器完成内存清除的工作,销毁那些带标记的值并收回他们收占用的空间。
看一个最简单的例子

    function fun1(){
        var a = new Object(); 
    }
    function fun2(){
        var b = new Object(); 
    }
    fun1();
    fun2();
Paste_Image.png

当fun1函数已经运行完毕,那么a变量在栈里面已经被弹出去,但是a变量指向堆里面的空间(A)还没有被释放,

Paste_Image.png

当运行到fun2时,此时正好进行垃圾回收,那么 b,A,B刚开始都会被标记,然后在去掉环境中有的变量(b)和环境中变量引用变量(B)的标记,此时,有标记的变量就只有(A),垃圾收集器就会将(A)进行销毁,回收内存空间。

引用计数

另一种不太常见的垃圾收集策略是引用计数,他是跟踪记录每个值被引用的次数,只有当对象没有被引用的时候,才会被当作垃圾回收掉。
看一个最简单的例子

var o = { // 称之为外层对象
a: { //称之为内层对象
b:2
}
}; //  创建了两个对象 内层对象作为外层对象的属性而被引用
// 而外层对象被变量o引用
// 显然,没有人会被垃圾回收

var o2 = o; // o2也引用了上面说的外层对象。好现在外层对象的引用计数为‘2’ (被o和o2引用)
o = 1; //  现在o不再引用外层对象,只有o2在引用,引用计数为 ‘1’


Paste_Image.png
var oa = o2.a; // oa 引用内层对象
//  现在内层对象同时被作为外层对象的属性引用和被oa引用,引用计数为‘2’
o2 = “yo”; //  好,现在o2也不引用外层对象了,外层对象引用计数为“0”
// 意味着外层对象可以被“垃圾回收”了
// 然而,内层对象还被oa引用着,因此还是没有被回收 (个人注释:这里有一点闭包的意味)

Paste_Image.png
oa = null; //  现在oa不引用内层对象了
// 内层对象也被垃圾回收
Paste_Image.png

局限:循环引用

看下面代码:

function f(){
var o = {};
var o2 = {};
o.a = o2; // o 引用 o2
o2.a = o; // o2 引用 o

return “azerty”;
}

f();

o o2两个对象构成了循环引用
当函数执行完毕的时候,他们就被关在了f的作用域里面,没有外面的人可以使用他们
所以按理说,他们已经没有存在价值了,需要被垃圾回收,释放内存
然而,他们的引用计数都不为“0”
所以在这种引用计数的机制下,他们没有被回收

实际例子
在IE6,7版本的浏览器中,就是使用的引用计数机制。因此,下面的代码在IE6,7中可以稳稳地发生内存泄漏

var element= document.getElementById('some_element');
var myObject= new Object();
 myObject.element=element;
element.someObject=myObject;

这个例子在一个DOM元素(element)与一个原生javascript对象(myObject)之间创建了循环引用。变量myObject有一个名为element 的属性指向element对象,而变量element的属性someObject指向myObject,由于这个循环引用,即使这个例子中的DOM从页面中移除,它永远不会被回收
如果长时间没断开这个循环引用,会导致内存泄漏。
我们可以如下代码消除这个循环引用(断开一个引用就可以断开这种循环引用):

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

有不完善的地方希望批评改进呢

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