JS 内存管理机制及验证

作用域

JavaScript 的变量被作用域所限制,如果超出了作用域,那么变量就没有办法再被使用,这样做的优点是:

  • 可以避免当前的变量转为全局变量
  • 有效限制变量的作用区域

而变量作用域也会按照声明方式的不同,产生不同的作用域:

  • 未声明:全局变量
  • var 声明:作用域在 函数
  • letconst 声明:作用域在 {}

var 声明的变量

在函数内声明的变量其作用域会被限制在该函数的调用栈中,在外部无法直接得到该作用域内的变量。下面的例子中, fn 函数内的变量在全局下是没有办法查看的。

function fn() {
  var a = 1;
}
fn();
console.log(a); // 无法得到 fn 函数內的 a 变量

所以常用 "立即函数" 来限制变量的作用域,主要是避免全局变量的产生。

(function() {
  var b = 1;
})();
console.log(b); // 无法得到 fn 函数內的 b 变量

let、const 声明的变量

ES6 之后所新增的letconst 作用域则与过去不同,改用 {} 作为作限制用域的方式,这让 for 循环及部分语法避免产生多余的变量来影响作用域。

var 不同的是 const 所定义的变量作用域被限制在 {} 中。所以这个例子中的变量 c 可在外部得到值,d 则无法取到。

{
  var c = 1;
  const d = 1;
}
console.log(c); // 1
console.log(d); // Uncaught ReferenceError: d is not defined,无法取到变量 d 

内存管理机制

每当我们新增一个变量时,在内存中就会占用一个位置来保存它的值,以便在程序后续运行时可以多次使用。

下面的代码会在内存中开辟一个 a 的空间来存储数字 1 的值。

var a = 1

流程如下:

  1. 开辟一个内存空间来存放变量 a ,不过这时还没有赋值(原因可参考:Hoisting)

image.png

  1. a 赋值。

image.png

所有的变量都会占用内存空间,除此之外对象、数组的属性以及函数参数等也会用相同的概念进行占用。调用一个函数时,每一个函数的作用域也都会反复的进行内存占用。随着应用程序越来越复杂的情况下,如果持续的占用内存而没有进行适当的释放,那么内存可能会被耗尽。

JavaScript 引擎具有内存回收的机制,会释放不再使用的变量内存,其基本概念为:当没有任何的引用指向它时就会释放内存。

来自MDN:collectible if there are zero references pointing to it.

内存释放的验证

下面用一个例子来说明及验证内存释放的机制,首先用一段函数来产生一个非常长的字符串,长字符串会占用大量的内存空间。

在调用 randomString 函数后会返回一个很长的字串:

function randomString(length) {
  var result = '';
  var characters = 'ABCDEFGHIJKLMNOPQRSTUVWXYZabcdefghijklmnopqrstuvwxyz0123456789';
  var charactersLength = characters.length;
  for (var i = 0; i < length; i++) {
    result += characters.charAt(Math.floor(Math.random() * charactersLength));
  }
  return result;
}

案例一:使变量维持在可引用的状态(不会释放内存)

定义一个全局变量 demoData,这个变量会持续维持可被引用的状态。

var demoData = []; // 全局变量
function getData() {
  for (let i = 0; i < 1000; i++) {
    demoData.push(randomString(5000))
  }
}
getData()
console.log(demoData); // 可引用 demoData 值

执行这段代码后,进入 Chrome DevTools 中的 Memory 页,这个功能可以得到当前页面所占用的内存状况。接下来点击 "Take snapshot" 按钮。

image.png

可以看到目前执行完这段代码后占用了 6.2MB 的内存空间(注意:任何浏览器环境和插件都会影响所占用的内存状态)。

image.png

案例二:使变量无法再次被引用(执行后释放内存)

限制变量的作用域,使变量无法再被外部引用。

此段代码依然会执行这个函数,也会将值赋值给变量,但外部无法再次引用 demoData 的值。

function getData() {
  var demoData = []; // 局部变量
  for (var i = 0; i < 1000; i++) {
    demoData.push(randomString(5000))
  }
}
getData();

然后回到 Memory 页点击 "Take snapshot" 重新取得内存的状态,接下来会得到与前面不同的结果,这次只占用了 1.2MB 的内存(其中 5MB 被释放掉了)

image.png

总结

通过前面的例子,我们知道了作用域以及内存之间的关系,而内存管理也是前端打工人必须要掌握的知识(除了控制内存的使用大小,还需在必要时保留而不被释放)。

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