Javascript垃圾回收机制

简介

JS自带一套内存管理引擎，负责创建对象、销毁对象，以及垃圾回收。这期探讨一下垃圾回收机制。垃圾回收机制主要是由一个叫垃圾收集器（garbage collector，简称GC）的后台进程负责监控、清理对象，并及时回收空闲内存。

可达性（Reachability）

GC的最主要职责是监控数据的可达性（reachability）；哪些数据是所谓的可达的呢？

1. 所有显示调用，被称为根，包括

   • 全局对象
   • 正被调用的函数的局部变量和参数
   • 相关嵌套函数里的变量和参数
   • 其他（引擎内部调用的一些变量）

2. 所有从根引用或引用链访问的对象

举个简单的例子

let user = {
    name: 'Onion'
}

这里全局变量user指向内存里的对象{name: 'Onion'}，我们称其为引用。这时对象Onion（以下均以名字简称）是所谓可达的。

user reference

将user置为null后，引用丢失，Onion对象就变成不可达了。最终GC会将它从内存中清除。

user = null

unreachable

再举一个复杂一点的例子：

function marry(man, woman) {
  woman.husband = man;
  man.wife = woman;

  return {
    father: man,
    mother: woman,
  }
}

let family = marry({
  name: "Onion"
}, {
  name: "Garlic"
});

如图，现阶段所有对象都是可达的。

family reachable

现在我们删除一些对Onion的引用

delete family.father
delete family.mother.husband

如图，尽管Onion还有对Garlic的引用，但是它本身已不可达，所以很快就会被GC发现并回收。

onion clean

回收算法

最基本的垃圾回收算法被称为标记清除法（mark-and-sweep）。有这么几步：

1. GC标记所有根的变量

   mark root

2. 访问所有变量的引用，并标记它们

   mark reference

3. 标记所有引用链上的对象，已标记的对象不再被访问

   mark reference chain

4. 最后删除所有未被标记的对象（注：并非未被引用的对象，如图右）

   sweep unreachable

现代的GC引擎自然比这个复杂得多，很多优化手段早已被用到各大厂家中，比如V8的分代回收（Generational collection）、增量回收（Incremental collection）、空闲时回收（Idle-time collection）等等。不过，这些手段已超出了本文的范畴，不再深入探讨。

内存泄漏

内存泄漏指申请的内存一直得不到释放，GC回收不了。一般在项目中就是，你创建的对象一直保存在内存中，可达但你把它的引用地址搞丢了结果没法操作它，而GC又不会回收这块内存。内存泄漏的危害就是堆积耗尽系统所有内存。

常见的有这么几种泄漏方式：

1. 意外的全局变量

   function foo() {
       bar = "等价于创建global变量window.bar";
   }
   

2. 忘记清空计时器

   let someResource = {...};
   setInterval(function cb() {
       let node = document.getElementById('Node');
       if(node) {
           // 若不清空计时器，node和someResource将长期驻留内存
           node.innerHTML = JSON.stringify(someResource);
       }
   }, 1000);
   

3. 闭包里的循环引用

   
   function assignHandler(){
       let element = $('id');
       let id = elment.id; // 引用element变量id
   
       element.onclick = function(){
           alert(id); // 引用assignHandler变量id
       };
   }
   

4. 其他

   在ie等老旧浏览器里还有许多匪夷所思的内存泄漏，比如自动类型装箱转换，一些不经意的DOM操作，甚至闭包本身就会泄漏；这类泄漏需要专人特别关注，这里不再一一赘述了。

小结

今天简单接受了一下Javascript的GC机制，由于功力有限我只能浅尝则止。不过还是有几点概念性的总结：

1. GC机制是自动完成的，但我们可以强制启动它，或是关闭它。
2. 只要是可达的，对象就会常驻内存，所以需要特别注意内存泄漏问题
3. 引用与可达的是不一样的，有些引用链可能根本无法在内存中驻留