JavaScript 内存泄漏防范之道

 一般情况下,内存忽视内存管理不会对传统的泄漏网页产生显著的后果。这是防范因为,用户刷新页面后,内存内存数据都被清理了。泄漏

但是防范随着SPA(单页应用)的普及,我们不得不更加关注页面的内存内存管理。用户在 SPA 上往往很少刷新页面,泄漏随着页面停留时间的防范增长,内存可能越占越多,内存轻则影响页面性能,泄漏严重的防范可能导致标签页崩溃。

在这篇文章中,内存我们将探讨导致 JavaScript 中内存泄露的泄漏常见原因,以及如何改善内存管理。防范

浏览器将对象保留在堆内存中,通过引用链可从根对象到达这些对象。垃圾回收器(GC)是 JavaScript 引擎中的一个后台进程,它可以识别无法到达的对象,将其删除,并回收相应的内存。高防服务器

 

引用链 - GC - 对象关系图

当内存中本应在垃圾回收循环中被清理的对象,通过另一个对象意外的引用从而维持可访问状态,就会发生内存泄漏。将多余的对象保持在内存中,会导致应用程序内部的内存使用量过大,进而影响性能。

 

内存泄露

如何判断代码是否存在内存泄漏呢?内存泄漏通常比较隐蔽,难以发现和定位。造成内存泄漏的 JavaScript 代码看上去挺正常,浏览器在运行的时候也不会抛出错误。如果发现页面性能越来越差,通常是内存泄漏的征兆,可以通过浏览器内置的工具判断是否存在内存泄漏,并分析出原因。

最快的方法是查看浏览器的任务管理器(注意,不是操作系统的任务管理器)。它提供了浏览器运行中的云服务器所有 tab 页和进程的资源使用情况,比如内存占用、CPU 占用和进程 ID 等。Chrome 的任务管理器可通过 Shift+Esc 快捷键打开,Firefox 可在地址栏输入about:performance打开。

如果页面都没有任何交互,内存占用却越来越多,很可能存在泄漏。

  

Chrome 任务管理器

浏览器 DevTools 则提供了更丰富的内存管理功能。可以在 Chrome 的性能面板录制页面运行情况,查看可视化的性能分析数据。

 

Chrome 性能面板

除此之外,Chrome 和 Firefox 的 DevTools 还有专门的内存工具用于分析内存使用情况。通过比较连续的内存快照,可以看出内存分配情况。

通过前面的分析,内存泄露的根本原因就是代码在无意之中引用了本该被 GC 回收的对象。那么,哪些情况容易造成内存泄露呢?

1、意外的全局变量

全局变量一直处于可访问状态,云服务器提供商不会被 GC 回收。在非严格模式下,有时会不小心让局部变量变成全局变量。

给未声明的变量赋值 使用指向全局对象的 this function createGlobalVariables() {      leaking1 = 变成全局变量了; // 给未声明的变量赋值     this.leaking2 = 这也是全局变量; // this 指向全局对象 }; createGlobalVariables(); window.leaking1; // 变成全局变量了 window.leaking2; // 这也是全局变量 

如何避免: 严格模式 ("use strict") 会避免意外的全局变量,以上代码在严格模式下会报错。

2、闭包

函数作用域变量在函数执行完后会被清理,前提是在函数外部没有引用它。闭包会让变量一直处于被引用状态,即使它的执行上下文和作用域已经不存在了。

function outer() {      const Array = [];     return function inner() {          bigArray.push(Hello);          console.log(Hello);     }; }; const sayHello = outer(); // 包含了对 inner 的引用 function repeat(fn, num) {      for (let i = 0; i < num; i++){          fn();     } } repeat(sayHello, 10); // 每次调用 sayHello 都会添加 Hello 到potentiallyHugeArray  // 如果是10万次呢?阔怕:repeat(sayHello, 100000) 

上面例子中的数组 bigArray 没有从任何函数中直接返回,因此无法直接访问,但是它却不停地膨胀,取决于我们调用了多少次 function inner()。

如何避免: 闭包是 JavaScript 语言的特性之一,如果无法避开,那就请注意两点:

清楚闭包是何时创建的,以及哪些对象会被保留在内存中; 清楚闭包的生命周期和用途(尤其是当做回调函数的时候)

3、定时器

在 setTimeout 或 setInterval 的回调函数中引用某些对象,是防止被 GC 回收的常见做法。如果在代码里设置循环定时器(setTimeout也能像setInterval一样定时重复执行,只要设置成递归调用),只要定时器还在运行,回调函数中的对象就会一直保持在内存中。

下面的例子中,data 对象会在清除定时器后被 GC 回收。但我们没有获取 setInterval的返回值,也就没办法用代码清除这个定时器,因此尽管完全没有用到,data.hugeString 也会一直保留在内存中,直到进程结束。

function setCallback() {      const data = {          counter: 0,         hugeString: new Array(100000).join(x)     };     return function cb() {          data.counter++; // data 对象现在已经属于回调函数的作用域了         console.log(data.counter);     } } setInterval(setCallback(), 1000); // 没法停止定时器了 

如何避免: 对于生命周期不确定的回调函数,我们应该:

注意被定时器回调函数引用的对象 使用定时器返回的句柄,在必要时清除它

也可以通过分离变量的方式,避免对大对象的引用:

function setCallback() {      // 分开定义变量     let counter = 0;     const hugeString = new Array(100000).join(x); // setCallback执行完即可被回收     return function cb() {          counter++; // 只剩 counter 位于回调函数作用域         console.log(counter);     } } const timerId = setInterval(setCallback(), 1000); // 保存定时器 ID // 执行某些操作 ... clearInterval(timerId); // 停止定时器 

4、事件监听器

活动的事件监听器会阻止作用域内的变量被 GC 回收。事件监听器一直处于活动状态,直到用 removeEventListener() 显式移除,或者关联的 DOM 元素被移除。

对于有些事件来说,监听器需要一直保留,直到页面被销毁。比如按钮点击事件,我们可能需要重复使用。但是,有时候我们希望某个事件只执行特定次数。

const hugeString = new Array(100000).join(x); document.addEventListener(keyup, function() {  // 匿名监听器无法移除     doSomething(hugeString); // hugeString 会一直处于回调函数的作用域内 }); 

上面例子中的事件监听器用了匿名函数,这样就没法用removeEventListener()移除了。同时,document元素也无法删除,因此事件回调函数内的变量会一直保留,哪怕我们只想触发一次事件。

如何避免: 事件监听器不再需要时,要记得解除绑定。使用具名函数方式获取引用,通过removeEventListener()解除绑定。

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

如果事件监听器只需要执行一次, addEventListener()可以接受第三个参数,是一个配置对象。指定{ once: true},监听器函数会在事件触发一次执行后自动移除(匿名函数也可以)。

document.addEventListener(keyup, function listener(){      doSomething(hugeString); }, { once: true}); // 执行一次后自动移除事件监听器 

5、缓存

如果持续不断地往缓存里增加数据,没有定时清除无用的对象,也没有限制缓存大小,那么缓存就会像滚雪球一样越来越大。

let user_1 = {  name: "Kayson", id: 12345 }; let user_2 = {  name: "Jerry", 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); // [Kayson has an id of 12345, computed] cache(user_1); // [Kayson has an id of 12345, cached] cache(user_2); // [Jerry has an id of 54321, computed] console.log(mapCache); // ((…) => "Kayson has an id of 12345", (…) => "Jerry has an id of 54321") user_1 = null;  //Garbage Collector console.log(mapCache); // ((…) => "Kayson has an id of 12345", (…) => "Jerry has an id of 54321") // 依然在缓存里 

上面的例子中,缓存依然保留了user_1 的数据。因此我们需要把不再使用的数据从缓存中删除。

可能的解决方案: 为了解决这个问题,可以使用 WeakMap。 WeakMap 是一种数据结构,它只用对象作为键,并保持对象键的弱引用,如果这个对象被置空了,相关的键值对会被 GC 自动回收。

let user_1 = {  name: "Kayson", id: 12345 }; let user_2 = {  name: "Jerry", id: 54321 }; const weakMapCache = new WeakMap(); function cache(obj){      // 代码跟前一个例子相同,只不过用的是 weakMapCache     return [weakMapCache.get(obj), cached]; } cache(user_1); // [Kayson has an id of 12345, computed] cache(user_2); // [Jerry has an id of 54321, computed] console.log(weakMapCache); // ((…) => "Kayson has an id of 12345", (…) => "Jerry has an id of 54321"} user_1 = null;  // Garbage Collector console.log(weakMapCache); // ((…) => "Jerry has an id of 54321") - 第一条记录已被 GC 删除 

6、分离的 DOM 元素

如果 DOM 节点被 JavaScript 代码直接引用,即使从 DOM 树分离,也不会被 GC 回收。

下面的例子中,removeChild() 达不到预期效果,堆快照会显示HTMLDivElement处于分离状态,因为有个变量指向了这个div。

function createElement() {      const div = document.createElement(div);     div.id = detached;     return div; } // 即使调用了deleteElement() ,依然保存着 DOM 元素的引用 const detachedDiv = createElement(); document.body.appendChild(detachedDiv); function deleteElement() {  document.body.removeChild(document.getElementById(detached)); } deleteElement(); // 堆快照显示: detached div#detached 

如何避免: 一种方法是把DOM 引用限制为局部作用域。

function createElement() { ...} //  // DOM 引用位于函数作用域内 function appendElement() {      const detachedDiv = createElement();     document.body.appendChild(detachedDiv); } appendElement(); function deleteElement() {       document.body.removeChild(document.getElementById(detached)); } deleteElement(); 

总结

对于重要的前端应用,定位和解决 JavaScript 内存问题是一项颇具挑战性的任务。因此,理解典型的内存泄露原因,从而在源头上避免,是做好内存管理的必要工作。希望本文总结的造成内存泄漏的六大来源对你有所启发,在写代码的时候有所防范。

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