大家好，我是CUGGZ。SPA(單頁應(yīng)用程序)的興起，促使我們更加關(guān)注與內(nèi)存相關(guān)的 JavaScript 編碼實踐。如果應(yīng)用使用的內(nèi)存越來越多，就會嚴(yán)重影響性能，甚至導(dǎo)致瀏覽器的崩潰。下面就來看看JavaScript中常見的內(nèi)存泄漏以及如何避免內(nèi)存泄漏。

一、什么是內(nèi)存泄漏

JavaScript 就是所謂的垃圾回收語言之一，垃圾回收語言通過定期檢查哪些先前分配的內(nèi)存仍然可以從應(yīng)用程序的其他部分“訪問”來幫助開發(fā)人員管理內(nèi)存。垃圾回收語言中泄漏的主要原因是不需要的引用。如果你的 JavaScript 應(yīng)用程序經(jīng)常發(fā)生崩潰、高延遲和性能差，那么一個潛在的原因可能是內(nèi)存泄漏。

在 JavaScript 中，內(nèi)存是有生命周期的：

• 分配內(nèi)存： 內(nèi)存由操作系統(tǒng)分配，允許程序使用它。在 JavaScript 中，分配內(nèi)存是自動完成的。
• 使用內(nèi)存： 這是程序?qū)嶋H使用先前分配的內(nèi)存的空間。當(dāng)在代碼中使用分配的變量時，會發(fā)生讀取和寫入操作。
• 釋放內(nèi)存： 釋放不需要的內(nèi)存，這樣內(nèi)存就會空閑并可以再次利用。在 JavaScript 中，釋放內(nèi)存是自動完成的。

在JavaScript中，對象會保存在堆內(nèi)存中，可以根據(jù)引用鏈從根訪問它們。垃圾收集器是 JavaScript 引擎中的一個后臺進(jìn)程，用于識別無法訪問的對象、刪除它們并回收內(nèi)存。

下面是垃圾收集器根到對象的引用鏈?zhǔn)纠?/p>

當(dāng)內(nèi)存中應(yīng)該在垃圾回收周期中清理的對象，通過另一個對象的無意引用從根保持可訪問時，就會發(fā)生內(nèi)存泄漏。將冗余對象保留在內(nèi)存中會導(dǎo)致應(yīng)用程序內(nèi)部使用過多的內(nèi)存，并可能導(dǎo)致性能下降。

那該如何判斷代碼正在泄漏內(nèi)存呢?通常，內(nèi)存泄漏是很難被發(fā)現(xiàn)的，并且瀏覽器在運行它時不會拋出任何錯誤。如果注意到頁面的性能越來越差，瀏覽器的內(nèi)置工具可以幫助我們確定是否存在內(nèi)存泄漏以及導(dǎo)致內(nèi)存泄漏的對象。

內(nèi)存使用檢查最快的方法就是查看瀏覽器的任務(wù)管理器。 它們提供了當(dāng)前在瀏覽器中運行的所有選項卡和進(jìn)程的概覽。在任務(wù)管理器中查看每個選項卡的 JavaScript 內(nèi)存占用情況。如果網(wǎng)站什么都不做，但是 JavaScript 內(nèi)存使用量卻在逐漸增加，那么很有可能發(fā)生了內(nèi)存泄漏。

二、常見的內(nèi)存泄漏

我們可以通過了解在 JavaScript 中如何創(chuàng)建不需要的引用來防止內(nèi)存泄漏。以下情況就會導(dǎo)致不需要的引用。

1、意外的全局變量

全局變量始終可以從全局對象(在瀏覽器中，全局對象是window)中獲得，并且永遠(yuǎn)不會被垃圾回收。在非嚴(yán)格模式下，以下行為會導(dǎo)致變量從局部范圍泄露到全局范圍：

(1)為未聲明的變量賦值

這里我們給函數(shù)中一個未聲明的變量bar賦值，這時就會使bar成為一個全局變量：

function foo(arg) {
    bar = "hello world";
}

這就等價于：

function foo(arg) {
    window.bar = "hello world";
}

這樣就會創(chuàng)建一個多余的全局變量，當(dāng)執(zhí)行完foo函數(shù)之后，變量bar仍然會存在于全局對象中：

foo()
window.bar   // hello world

(2)使用指向全局對象的 this

使用以下方式也會創(chuàng)建一個以外的全局變量：

function foo() {
    this.bar = "hello world";
}

foo();

這里foo是在全局對象中調(diào)用的，所以其this是指向全局對象的(這里是window):

window.bar   // hello world

我們可以通過使用嚴(yán)格模式“use strict”來避免這一切。在JavaScript文件的開頭，它將開啟更嚴(yán)格的JavaScript解析模式，從而防止意外的創(chuàng)建全局變量。

需要特別注意那些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存儲數(shù)據(jù)，就使用全局變量存儲數(shù)據(jù)，但在不再使用時，就手動將其設(shè)置為 null，或者在處理完后重新分配。否則的話，請盡可能的使用局部變量。

2、 計時器

使用 setTimeout 或 setInterval 引用回調(diào)中的某個對象是防止對象被垃圾收集的最常見方法。如果我們在代碼中設(shè)置了循環(huán)計時器，只要回調(diào)是可調(diào)用的，計時器回調(diào)中對對象的引用就會保持活動狀態(tài)。

在下面的示例中，只有在清除計時器后，才能對數(shù)據(jù)對象進(jìn)行垃圾收集。由于我們沒有對setInterval的引用，所以它永遠(yuǎn)無法被清除和刪除數(shù)據(jù)。hugeString會一直保存在內(nèi)存中，直到應(yīng)用程序停止，盡管從未使用過。

function setCallback() {
  const data = {
    counter: 0,
    hugeString: new Array(100000).join('x')
  };

  return function cb() {
    data.counter++;   // data對象是回調(diào)范圍的一部分
    console.log(data.counter);
  }
}

setInterval(setCallback(), 1000);

當(dāng)執(zhí)行這段代碼時，就會每秒輸出一個數(shù)字：

那我們?nèi)绾稳プ柚顾?尤其是在回調(diào)的壽命未定義或不確定的情況下：

• 修改計時器回調(diào)中引用的對象;
• 必要時使用從計時器返回的句柄(定時器的標(biāo)識符)取消它。

function setCallback() {
  // 將數(shù)據(jù)對象解包
  let counter = 0;
  const hugeString = new Array(100000).join('x'); // 在setCallback返回時被刪除
  
  return function cb() {
    counter++; // 只有計數(shù)器counter是回調(diào)范圍的一部分
    console.log(counter);
  }
}

const timerId = setInterval(setCallback(), 1000); // 保存定時器的ID

// 合適的時機清除定時器
clearInterval(timerId);

3、 閉包

我們知道，函數(shù)范圍內(nèi)的變量在函數(shù)退出調(diào)用堆棧后，如果函數(shù)外部沒有任何指向它們的引用，則會被清除。盡管函數(shù)已經(jīng)完成執(zhí)行，其執(zhí)行上下文和變量環(huán)境早已消失，但閉包將保持變量的引用和活動狀態(tài)。

function outer() {
  const potentiallyHugeArray = [];

  return function inner() {
    potentiallyHugeArray.push('Hello');  
    console.log('Hello');
  };
};

const sayHello = outer();

function repeat(fn, num) {
  for (let i = 0; i < num; i++){
    fn();
  }
}
repeat(sayHello, 10);

顯而易見，這里就形成了一個閉包。其輸出結(jié)果如下：

這里，potentiallyHugeArray 永遠(yuǎn)不會從任何函數(shù)返回，也無法訪問，但它的大小可能會無限增長，這取決于調(diào)用函數(shù) inner() 的次數(shù)。

那該如何防止這個問題呢?閉包是不可避免的，也是JavaScript不可或缺的一部分，因此重要的是：

• 了解何時創(chuàng)建閉包以及閉包保留了哪些對象。
• 了解閉包的預(yù)期壽命和用法(尤其是用作回調(diào)時)。

4、 事件監(jiān)聽器

活動事件偵聽器將防止在其范圍內(nèi)捕獲的所有變量被垃圾收集。添加后，事件偵聽器將一直有效，直到：

• 使用 removeEventListener() 顯式刪除。
• 關(guān)聯(lián)的 DOM 元素被移除。

對于某些類型的事件，它會一直保留到用戶離開頁面，就像應(yīng)該多次單擊的按鈕一樣。但是，有時我們希望事件偵聽器執(zhí)行一定次數(shù)。

const hugeString = new Array(100000).join('x');
document.addEventListener('keyup', function() { // 匿名內(nèi)聯(lián)函數(shù)，無法刪除它
  doSomething(hugeString); // hugeString 將永遠(yuǎn)保留在回調(diào)的范圍內(nèi)
});

在上面的示例中，匿名內(nèi)聯(lián)函數(shù)用作事件偵聽器，這意味著不能使用 removeEventListener() 刪除它。同樣，document 不能被刪除，因此只能使用 listener 函數(shù)以及它在其范圍內(nèi)保留的內(nèi)容，即使只需要啟動一次。

那該如何防止這個問題呢?一旦不再需要，我們應(yīng)該通過創(chuàng)建指向事件偵聽器的引用并將其傳遞給 removeEventListener() 來注銷事件偵聽器。

function listener() {
  doSomething(hugeString);
}
document.addEventListener('keyup', listener); 
document.removeEventListener('keyup', listener);

如果事件偵聽器只能執(zhí)行一次，addEventListener() 可以接受第三個參數(shù)，這是一個提供附加選項的對象。假定將 {once:true} 作為第三個參數(shù)傳遞給 addEventListener() ，則偵聽器函數(shù)將在處理一次事件后自動刪除。

document.addEventListener('keyup', function listener() {
  doSomething(hugeString);
}, {once: true});

5、緩存

如果我們不斷地將內(nèi)存添加到緩存中，而不刪除未使用的對象，并且沒有一些限制大小的邏輯，那么緩存可以無限增長。

let user_1 = { name: "Peter", id: 12345 };
let user_2 = { name: "Mark", id: 54321 };
const mapCache = new Map();
function cache(obj){
  if (!mapCache.has(obj)){
    const value = `${obj.name} has an id of ${obj.id}`;
    mapCache.set(obj, value);
    return [value, 'computed'];
  }
  return [mapCache.get(obj), 'cached'];
}
cache(user_1); // ['Peter has an id of 12345', 'computed']
cache(user_1); // ['Peter has an id of 12345', 'cached']
cache(user_2); // ['Mark has an id of 54321', 'computed']
console.log(mapCache); // {{…} => 'Peter has an id of 12345', {…} => 'Mark has an id of 54321'}
user_1 = null;
console.log(mapCache); // {{…} => 'Peter has an id of 12345', {…} => 'Mark has an id of 54321'}

在上面的示例中，緩存仍然保留 user_1 對象。因此，我們需要將那些永遠(yuǎn)不會被重用的變量從緩存中清除。

可以使用 WeakMap 來解決此問題。它是一種具有弱鍵引用的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，僅接受對象作為鍵。如果我們使用一個對象作為鍵，并且它是對該對象的唯一引用——相關(guān)變量將從緩存中刪除并被垃圾收集。在以下示例中，將 user_1 對象清空后，相關(guān)變量會在下一次垃圾回收后自動從 WeakMap 中刪除。

let user_1 = { name: "Peter", id: 12345 };
let user_2 = { name: "Mark", id: 54321 };
const weakMapCache = new WeakMap();
function cache(obj){
  // ...
  return [weakMapCache.get(obj), 'cached'];
}
cache(user_1); // ['Peter has an id of 12345', 'computed']
cache(user_2); // ['Mark has an id of 54321', 'computed']
console.log(weakMapCache); // {(…) => "Peter has an id of 12345", (…) => "Mark has an id of 54321"}
user_1 = null;
console.log(weakMapCache); // {(…) => "Mark has an id of 54321"}

6、分離的DOM元素

如果DOM節(jié)點具有來自 JavaScript 的直接引用，它將防止對其進(jìn)行垃圾收集，即使在從DOM樹中刪除該節(jié)點之后也是如此。

在下面的示例中，創(chuàng)建了一個div元素并將其附加到 document.body 中。removeChild() 就無法按預(yù)期工作，堆快照將顯示分離的HTMLDivElement，因為仍有一個變量指向div。

function createElement() {
  const div = document.createElement('div');
  div.id = 'detached';
  return div;
}
// 即使在調(diào)用deleteElement() 之后，它仍將繼續(xù)引用DOM元素
const detachedDiv = createElement();
document.body.appendChild(detachedDiv);
function deleteElement() {
  document.body.removeChild(document.getElementById('detached'));
}
deleteElement();

要解決此問題，可以將DOM引用移動到本地范圍。在下面的示例中，在函數(shù)appendElement() 完成后，將刪除指向DOM元素的變量。

function createElement() {...}
// DOM引用在函數(shù)范圍內(nèi)
function appendElement() {
  const detachedDiv = createElement();
  document.body.appendChild(detachedDiv);
}
appendElement();
function deleteElement() {
  document.body.removeChild(document.getElementById('detached'));
}
deleteElement();

三、識別內(nèi)存泄漏

調(diào)試內(nèi)存問題是一項復(fù)雜的工作，我們可以使用 Chrome DevTools 來識別內(nèi)存圖和一些內(nèi)存泄漏，我們需要關(guān)注以下兩個方面：

• 使用性能分析器可視化內(nèi)存消耗。
• 識別分離的 DOM 節(jié)點。

1、使用性能分析器可視化內(nèi)存消耗

以下面的代碼為例，有兩個按鈕：打印和清除。點擊“打印”按鈕，通過創(chuàng)建 paragraph 節(jié)點并將大字符串設(shè)置到全局，將1到10000的數(shù)字追加到DOM中。

“清除”按鈕會清除全局變量并覆蓋 body 的正文，但不會刪除單擊“打印”時創(chuàng)建的節(jié)點：

<!DOCTYPE html>
<html lang="en">
  <head>
    <title>Memory leaks</title>
  </head>
  <body>
    <button id="print">打印</button>
    <button id="clear">清除</button>
  </body>
</html>
<script>
  var longArray = [];
  
  function print() {
    for (var i = 0; i < 10000; i++) {
      let paragraph = document.createElement("p");
      paragraph.innerHTML = i;
      document.body.appendChild(paragraph);
    }
    longArray.push(new Array(1000000).join("y"));
  }
  
  document.getElementById("print").addEventListener("click", print);
  document.getElementById("clear").addEventListener("click", () => {
    window.longArray = null;
    document.body.innerHTML = "Cleared";
  });
</script>

當(dāng)每次點擊打印按鈕時，JavaScript Heap都會出現(xiàn)藍(lán)色的峰值，并逐漸增加，這是因為JavaScript正在創(chuàng)建DOM節(jié)點并字符串添加到全局?jǐn)?shù)組。當(dāng)點擊清除按鈕時，JavaScript Heap就變得正常了。除此之外，可以看到節(jié)點的數(shù)量(綠色的線)一直在增加，因為我們并沒有刪除這些節(jié)點。

在實際的場景中，如果觀察到內(nèi)存持續(xù)出現(xiàn)峰值，并且內(nèi)存消耗一直沒有減少，那可能存在內(nèi)存泄露。

2、 識別分離的 DOM 節(jié)點

當(dāng)一個節(jié)點從 DOM 樹中移除時，它被稱為分離，但一些 JavaScript 代碼仍然在引用它。讓我們使用下面的代碼片段檢查分離的 DOM 節(jié)點。通過單擊按鈕，可以將列表元素添加到其父級中并將父級分配給全局變量。簡單來說，全局變量保存著 DOM 引用：

var detachedElement;
function createList(){
  let ul = document.createElement("ul");
  for(let i = 0; i < 5; i++){
    ul.appendChild(document.createElement("li"));
  }
  detachedElement = ul;
}
document.getElementById("createList").addEventListener("click", createList);

我們可以使用 heap snapshot 來檢查分離的DOM節(jié)點，可以在Chrome DevTools 的Memory面板中打開Heap snapshots選項：

點擊頁面的按鈕后，點擊下面藍(lán)色的Take snapshot按鈕，我們可以在中間的搜索欄目輸入Detached來過濾結(jié)果以找到分離的DOM節(jié)點，如下所示：

當(dāng)然也可以嘗試使用此方法來識別其他內(nèi)存泄漏。

到此這篇關(guān)于一文搞懂如何避免JavaScript內(nèi)存泄漏的文章就介紹到這了,更多相關(guān)JavaScript內(nèi)存泄漏內(nèi)容請搜索腳本之家以前的文章或繼續(xù)瀏覽下面的相關(guān)文章希望大家以后多多支持腳本之家！

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