JavaScript 5 —— 垃圾收集

JavaScript 具备自动垃圾收集机制，也就是说，执行环境会负责管理代码执行过程当中使用的内存。在编写 JavaScript 程序时，开发人员不用再关心内存使用问题，所需内存的分配以及无用内存的回收彻底实现了自动管理。这种垃圾收集机制的原理其实很简单：找出那些再也不继续使用的变量，而后释放其占用的内存。为此，垃圾收集器会按照固定的时间间隔（或代码执行中预约的收集时间），周期性地执行这一操做。
下面咱们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的过程当中存在。而在这个过程当中，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。而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，所以能够释放它们的内存以供未来使用。在这种状况下，很容易判断变量是否还有存在的必要；但并不是全部状况下都这么容易就能得出结论。垃圾收集器必须跟踪哪一个变量有用哪一个变量没用，对于再也不有用的变量打上标记，以备未来收回其占用的内存。用于标识无用变量的策略可能会因实现而异，但具体到浏览器中的实现，则一般有两个策略。

 

一. 标记清除

JavaScript 中最经常使用的垃圾收集方式是标记清除。当变量进入环境（例如，在函数中声明一个变量）时，就将这个变量标记为“进入环境”。从逻辑上讲，永远不能释放进入环境的变量所占用的内存，由于只要执行流进入相应的环境，就可能会用到它们。而当变量离开环境时，则将其标记为“离开环境”。
可使用任何方式来标记变量。好比，能够经过翻转某个特殊的位来记录一个变量什么时候进入环境，或者使用一个“进入环境的”变量列表及一个“离开环境的”变量列表来跟踪哪一个变量发生了变化。说到底，如何标记变量其实并不重要，关键在于采起什么策略。
垃圾收集器在运行的时候会给存储在内存中的全部变量都加上标记（固然，可使用任何标记方式）。而后，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。而在此以后再被加上标记的变量将被视为准备删除的变量，缘由是环境中的变量已经没法访问到这些变量了。最后，垃圾收集器完成内存清除工做，销毁那些带标记的值并回收它们所占用的内存空间。

 

二. 引用计数  　　

另外一种不太常见的垃圾收集策略叫作引用计数（reference counting）。引用计数的含义是跟踪记录每一个值被引用的次数。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。若是同一个值又被赋给另外一个变量，则该值的引用次数加 1。相反，若是包含对这个值引用的变量又取得了另一个值，则这个值的引用次数减 1。当这个值的引用次数变成 0 时，则说明没有办法再访问这个值了，于是就能够将其占用的内存空间回收回来。这样，当垃圾收集器下次再运行时，它就会释放那些引用次数为零的值所占用的内存。
Netscape Navigator 3.0 是最先使用引用计数策略的浏览器，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 中包含一个指向对象 B 的指针，而对象 B 中也包含一个指向对象 A 的引用。请看下面这个例子：

function problem() {
    var objectA = new Object();
    var objectB = new Object();
    objectA.someOtherObject = objectB;
    objectB.anotherObject = objectA;
}

在这个例子中，objectA 和 objectB 经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，因为函数执行以后，这两个对象都离开了做用域，所以这种相互引用不是个问题。但在采用引用计数策略的实现中，当函数执行完毕后，objectA 和 objectB 还将继续存在，由于它们的引用次数永远不会是 0。假如这个函数被重复屡次调用，就会致使大量内存得不到回收。为此，Netscape 在 Navigator 4.0 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。但是，引用计数致使的麻烦并未就此终结。
咱们知道，IE 中有一部分对象并非原生 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。所以，即便 IE 的 JavaScript 引擎是使用标记清除策略来实现的，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，展现了使用 COM 对象致使的循环引用问题：

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）之间建立了循环引用。其中，变量 myObject 有一个名为 element 的属性指向 element 对象；而变量 element 也有一个属性名叫 someObject 回指 myObject。因为存在这个循环引用，即便将例子中的 DOM 从页面中移除，它也永远不会被回收。
为了不相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，可使用下面的代码消除前面例子建立的循环引用：

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。 为了解决上述问题，IE9 把 BOM 和 DOM 对象都转换成了真正的 JavaScript 对象。这样，就避免了两种垃圾收集算法并存致使的问题，也消除了常见的内存泄漏现象。

 

三. 管理内存 　　

使用具有垃圾收集机制的语言编写程序，开发人员通常没必要操心内存管理的问题。可是，JavaScript在进行内存管理及垃圾收集时面临的问题仍是有点不同凡响。其中最主要的一个问题，就是分配给 Web浏览器的可用内存数量一般要比分配给桌面应用程序的少。这样作的目的主要是出于安全方面的考虑，目的是防止运行 JavaScript 的网页耗尽所有系统内存而致使系统崩溃。内存限制问题不只会影响给变量分配内存，同时还会影响调用栈以及在一个线程中可以同时执行的语句数量。
所以，确保占用最少的内存可让页面得到更好的性能。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。一旦数据再也不有用，最好经过将其值设置为 null 来释放其引用——这个作法叫作解除引用（dereferencing）。这一作法适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被解除引用，以下面这个例子所示：

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;

在这个例子中，变量 globalPerson 取得了 createPerson()函数返回的值。在 createPerson()函数内部，咱们建立了一个对象并将其赋给局部变量 localPerson，而后又为该对象添加了一个名为name 的属性。最后，当调用这个函数时，localPerson 以函数值的形式返回并赋给全局变量globalPerson。因为 localPerson 在 createPerson()函数执行完毕后就离开了其执行环境，所以无需咱们显式地去为它解除引用。可是对于全局变量 globalPerson 而言，则须要咱们在不使用它的时候手工为它解除引用，这也正是上面例子中最后一行代码的目的。
不过，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。解除引用的真正做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。