JS 内存泄漏与垃圾回收机制

一、什么是内存泄漏?

内存泄漏（Memory Leak）是指程序中己动态分配的堆内存由于某种原因程序未释放或无法释放，造成系统内存的浪费，导致程序运行速度减慢甚至系统崩溃等严重后果。通俗点就是指由于疏忽或者错误造成程序未能释放已经不再使用的内存，不再用到的内存却没有及时释放，从而造成内存上的浪费。

二、造成内存泄漏的几种情况

1. 意外声明的全局变量

意外声明全局变量是最常见但也最容易修复的内存泄漏问题。下面的代码没有使用任何关键字声明变量：

function setName() {
  name = 'yangzai';
}
// 上面的写法等价于
function setName() {
  window.a = 'yangzai'
}

此时，解释器会把变量 name 当作 window 的属性来创建（相当于 window.name = ‘yangzai’ ）。可想而知，在 window 对象上创建的属性，只要 window 本身不被清理就不会消失。这个问题很容易解决，只要在变量声明前头加上 var 、 let 或 const 关键字即可，这样变量就会在函数执行完毕后离开作用域。

2. 被遗忘的定时器

定时器也可能会悄悄地导致内存泄漏。下面的代码中，定时器的回调通过闭包引用了外部变量：

let name = 'yangzai'; 
setInterval(() => {
  console.log(name); 
}, 100);

只要定时器一直运行，回调函数中引用的 name 就会一直占用内存。垃圾回收程序当然知道这一点，因而就不会清理外部变量。

3. 使用不当的闭包

使用 JavaScript 闭包很容易在不知不觉间造成内存泄漏。请看下面的例子：

let outer = function() { 
  let name = 'yangzai'; 
  return function() { 
    return name; 
  }; 
};

这会导致分配给 name 的内存被泄漏。以上代码创建了一个内部闭包，只要 outer 函数存在就不能清理 name ，因为闭包一直在引用着它。假如 name 的内容很大（不止是一个小字符串），那可能就是个大问题了。

4. 未清理的 DOM 引用

DOM 元素的生命周期正常情况下取决于是否挂载在 DOM 树上，当元素从 DOM 树上移除时，就可以被销毁回收了。

但如果某个 DOM 元素在 JS 中也持有它的引用，想要彻底删除这个元素，就需要把两个引用都清除，这样才能正常回收它。

// 在对象中引用 DOM
let elements = {
  btn: document.getElementById('btn'),
}
function doSomeThing() {
  elements.btn.click()
}

function removeBtn() {
  // 移除 DOM 树中的 btn
  document.body.removeChild(document.getElementById('button'))
  // 但是此时全局变量 elements 还是保留了对 btn 的引用, btn 还是存在于内存中,不能被 GC 回收
}

虽然别的地方删除了，但是对象中还存在对 dom 的引用。

解决方法是删除 DOM 节点时，也要释放 JS 对节点的引用：

elements.btn = null;

三、垃圾回收机制

JavaScript为开发者卸下了这个负担，通过自动内存管理实现内存分配和闲置资源回收。基本思路很简单：确定哪个变量不会再使用，然后释放它占用的内存。这个过程是周期性的，即垃圾回收程序每隔一定时间（或者说在代码执行过程中某个预定的收集时间）就会自动运行。垃圾回收过程是一个近似且不完美的方案，因为某块内存是否还有用，属于“不可判定的”问题，意味着靠算法是解决不了的。

我们以函数中局部变量的正常生命周期为例。函数中的局部变量会在函数执行时存在。此时，栈（或堆）内存会分配空间以保存相应的值。函数在内部使用了变量，然后退出。此时，就不再需要那个局部变量了，它占用的内存可以释放，供后面使用。这种情况下显然不再需要局部变量了，但并不是所有时候都会这么明显。垃圾回收程序必须跟踪记录哪个变量还会使用，以及哪个变量不会再使用，以便回收内存。如何标记未使用的变量也许有不同的实现方式。不过，在浏览器的发展史上，用到过两种主要的标记策略：标记清理和引用计数。

1. 标记清理

JavaScript 最常用的垃圾回收策略是标记清理（mark-and-sweep）。当变量进入上下文，比如在函数内部声明一个变量时，这个变量会被加上存在于上下文中的标记。而不在上下文中的变量，比如在函数外部声明的全局变量，逻辑上讲，永远不应该释放它们的内存，因为只要上下文中的代码在运行，就有可能用到它们。当变量离开上下文时，也会被加上离开上下文的标记。

给变量加标记的方式有很多种。比如，当变量进入上下文时，反转某一位；或者可以维护“在上下文中”和“不在上下文中”两个变量列表，可以把变量从一个列表转移到另一个列表。标记过程的实现并不重要，关键是策略。

垃圾回收程序运行的时候，会标记内存中存储的所有变量（记住，标记方法有很多种）。然后，它会将所有在上下文中的变量，以及被在上下文中的变量引用的变量的标记去掉。在此之后再被加上标记的变量就是待删除的了，原因是任何在上下文中的变量都访问不到它们了。随后垃圾回收程序做一次内存清理，销毁带标记的所有值并收回它们的内存。

到了2008年，IE、Firefox、Opera、Chrome 和 Safari 都在自己的 JavaScript 实现中采用标记清理（或其变体），只是在运行垃圾回收的频率上有所差异。

2. 引用计数

另一种没那么常用的垃圾回收策略是引用计数（referencecounting）。其思路是对每个值都记录它被引用的次数。声明变量并给它赋一个引用值时，这个值的引用数为1。如果同一个值又被赋给另一个变量，那么引用数加1。类似地，如果保存对该值引用的变量被其他值给覆盖了，那么引用数减1。当一个值的引用数为0时，就说明没办法再访问到这个值了，因此可以安全地收回其内存了。垃圾回收程序下次运行的时候就会释放引用数为0的值的内存。

存在循环引用的问题。

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

这个例子在一个DOM对象（ element ）和一个原生JavaScript对象（ myObject ）之间制造了循环引用。 myObject 变量有一个名为 element 的属性指向DOM对象 element ，而 element 对象有一个 someObject 属性指回 myObject 对象。由于存在循环引用，因此DOM元素的内存永远不会被回收，即使它已经被从页面上删除了
也是如此。

通过以下代码可以清除前面的例子中建立的循环引用：

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

把变量设置为 null 实际上会切断变量与其之前引用值之间的关系。当下次垃圾回收程序运行时，这些值就会被删除，内存也会被回收。

为了补救这一点，IE9把BOM和DOM对象都改成了JavaScript对象，这同时也避免了由于存在两套垃圾回收算法而导致的问题，还消除了常见的内存泄漏现象。

四、内存管理方案

1. 解除引用

将内存占用量保持在一个较小的值可以让页面性能更好。优化内存占用的最佳手段就是保证在执行代码时只保存必要的数据。如果数据不再必要，那么把它设置为 null ，从而释放其引用。这也可以叫作解除引用。这个建议最适合全局变量和全局对象的属性。局部变量在超出作用域后会被自动解除引用，如下面的例子所示：

function createPerson(name) {
    let localPerson = new Object();
    localPerson.name = name;
    return localPerson;
}
let globalPerson = createPerson("Nicholas"); // 解除globalPerson对值的引用
globalPerson = null;

在上面的代码中，变量 globalPerson 保存着createPerson() 函数调用返回的值。在 createPerson() 内部， localPerson 创建了一个对象并给它添加了一个 name 属性。然后， localPerson 作为函数值被返回，并被赋值给globalPerson 。 localPerson 在 createPerson() 执行完成超出上下文后会自动被解除引用，不需要显式处理。但globalPerson 是一个全局变量，应该在不再需要时手动解除其引用，最后一行就是这么做的。

不过要注意，解除对一个值的引用并不会自动导致相关内存被回收。解除引用的关键在于确保相关的值已经不在上下文里了，因此它在下次垃圾回收时会被回收。