《JS高程3》—— 内存回收、垃圾收集、内存泄漏

垃圾收集

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中使用的内存。在C和C++语言中，开发人员一项基本任务就是手工跟踪内存的使用情况，这是造成许多问题的一个根源。在编写JavaScript程序时，开发人员不用在关心内存使用问题，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：找出那些不在继续使用的变量，然后释放其占用的内存。为此垃圾收集器会按照固定的事件间隔（或代码执行中预定的收集时间），周期性的执行这一操作。

记：既然有垃圾收集器，那么本身垃圾收集也是耗用内存的，且宿主环境是浏览器时，本身获得的内存不会是全部内存，为防止浏览器耗尽内存而系统崩溃。

下面来分析一下函数中局部变量的正常生命周期。局部变量只在函数执行过程中存在。而在这个过程中，会为局部变量在栈（或堆）内存上分配相应的空间，以便存储它们的值。然后在函数中使用这些变量，直至函数执行结束。此时，局部变量就没有存在的必要了，因此可以释放它们的内存以供将来使用。在这种情况下，很容易判断变量是否还有存在的必要；但并非所以情况下都这么容易得出结论。
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，已备将来收回所占用的内存。用于标识无用变量的策略可能会因实现而异。

总结：

• 一般情况下，局部变量的生命周期为函数（对象）执行到执行结束，全局变量的生命周期为浏览器打开和关闭。

• 根据数据类型（值、引用）分配栈、堆内存。（这里有一些争议，认为JavaScript这类高级语言用stack和heap解释不是很准确。并且JS中的值类型实际上也是一种"对象"）
  前端基础进阶（一）：内存空间详细图解

• 对于无用变量的回收采取先标记，后回收策略，具体执行垃圾收集器。

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回收策略：标记清除

JavaScript中最常用的垃圾收集方式是标记清除（mark-and-sweep）。当变量进入环境（例如，在函数中声明一个变量）时，将这个变量标记为"进入环境"（进入执行栈？）。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"。

可以使用任何方式标记变量，如翻转某个特殊的位来纪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变化。

垃圾收集器在运行时时候会给存储在内存中所有变量都加上标记（问题：加标记这个动作是否也会占用内存？）。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被视为准备删除的变量，原因是环境中的变量已经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，销毁那些带标记的值并回收它们所占用的内存空间。

完全抽象不起来：）

回收策略：引用计数

另一种不太常见的垃圾收集策略叫做引用计数（reference counting）。引用技术的含义是跟踪纪录每个值被引用的次数。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。

自己抽象的图：）

当这个值的引用次数变成0时，则说明没有办法在访问这个值了，因而就可以将其占用的内存空间回收起来。这样，当垃圾收集器下次运行时，它就会释放那些引用次数为0的值所占用的内存。

《JS高程3》曾说JavaScript不允许直接访问内存地址，而是通过对外引用内存地址（哈希表）来实现访问，这个回收方式是否可以看成是内存地址对外显现的次数？

Netscpae Navigatior3.0是最早使用引用技术策略的浏览器，但很快它就遇到了一个严重的问题：循环引用。循环引用指的是对象A中一个指向对象B的指针，而对象B也包含一个指向对象A的引用。如下：

    function problem() {
        var objA = new Object();
        var objB = new Object();
        
        objA.someOtherObject = objB;
        objB.anotherObject = objA;
    }

objA和objB通过各自的属性相互引用；也就是说，这两个对象的引用次数都是2。在采用标记清除策略的实现中，由于函数执行之后，这两个对象都离开了作用域，因此这种相互引用不是问题。
但在采用引用计数策略的实现中，当函数执行完毕后，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。为此，Netscape在Navigation4.0中放弃了引用计数方式，转而采用标记清除来实现其垃圾收集机制。可是，引用计数导致的麻烦并未就此终结。
我们知道，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。
下面这个简单的例子，展示了COM对象导致的循环引用问题：

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

一个DOM元素（element，也是对象）与一个原生JavaScript对象（myObject）之间创建了循环引用。

其中，变量myObject有一个名为e的属性指向element对象；而变量e也有一个属性名叫someObject回指myObject。由于存在这个循环引用，即使将例子中的DOM从页面中移除，它也永远不会被回收。

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元素之间的链接。例如，可以使用下面的代码消除前面例子创建的循环引用：

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

将变量设置为null意味着切断变量与它此前引用的值之间的链接。当垃圾收集器下次运行时，就会删除这些值并回收它们占用的内存。

性能问题

垃圾收集器周期性运行的，而且如果为变量分配的内存数量可观，那么回收工作量也是相当大的。在这种情况下，确定垃圾收集器的时间间隔是一个非常重要的问题。
说道垃圾收集器多久时间运行一次，不禁让人联想起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，垃圾收集器都会运行。这种实现方式问题在于，如果一个脚本包含那么多变量，那么该脚本可能会在其生命周期中一直保持那么多变量。而这样一来，垃圾收集器不得不频繁的运行。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。

事实上，有点浏览器可以触发垃圾收集过程，但我们不建议读者这样做。在IE中，调用window.CollectGarbage()方法会立即执行垃圾收集。

管理内存

JavaScript在进行内存管理及垃圾收集时面临问题最主要的是，分配给web浏览器的可用内存数量比桌面应用程序的少，防止运行JavaScript网页耗尽系统内存而导致系统崩溃。内存限制问题不仅会影响给变量分配内存，同时还会影响调用栈以及一个线程中能够同时执行的语句数量。

确保占用最少的内存可以让页面获得更好的性能。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，最好通过将其值设置为null来释放其引用——这个做法叫做解除引用（dereferencing）。这一做法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：

    function createPerson(name) {
        var localPerson = new Object();
        localPerson.name = name;
        return localPerson;
    }
    
    var globalPerson = createPerson("Nicholas");
    // 手工解除globalPerson的引用
    
    globalPerson = null;

localPerson在函数执行完毕就离开执行环境，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，设置为null。

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。