JavaScript的垃圾回收机制
JavaScript 在定义变量时就完成了内存分配，我们创建基本类型、对象、函数……所有这些都需要内存，那么内存是在什么时候被回收的呢？了解JavaScript内存分配和垃圾回收是必不可少的技能，本文将整理这个问题。
<!--more-->
参考
1. 垃圾回收
由于字符串、对象和数组没有固定大小，所有当他们的大小已知时，才能对他们进行动态的存储分配。JavaScript程序每次创建字符串、数组或对象时，解释器都必须分配内存来存储那个实体。只要像这样动态地分配了内存，最终都要释放这些内存以便他们能够被再用，否则，JavaScript的解释器将会消耗完系统中所有可用的内存，造成系统崩溃 ——《JavaScript权威指南》
变量都会占据内存空间，未再被使用的内存应该及时回收，否则就会导致内存泄漏。
在C、C++等语言中，依赖程序员手动分配和释放内存。
char * buffer;
buffer = (char*) malloc(20); // malloc分配内存
free(buffer); // 释放内存JavaScript嵌入了“垃圾回收器”，它的主要工作是跟踪内存的分配和使用，以便当分配的内存不再使用时，自动释放它。这只能是一个近似的过程，因为要知道是否仍然需要某块内存是无法判定的（无法通过某种算法解决）。
垃圾回收算法主要依赖于引用的概念。在内存管理的环境中，一个对象如果有访问另一个对象的权限（隐式或者显式），叫做“一个对象引用另一个对象”。
垃圾回收器要解决的最基本问题就是：辨别需要回收的内存。目前有两种主流的解决方案：引用计数和标记-清除。
1.1. 引用计数算法
这是最初级的垃圾收集算法。此算法把“对象是否不再需要”简化定义为“对象有没有其他对象引用到它”。如果没有引用指向该对象（零引用），对象将被垃圾回收机制回收。
下面是MDN上的一个示例，很好的阐述了引用计数算法的执行流程
var o = {
a: {
b:2
}
};
// 两个对象被创建，一个作为另一个的属性被引用，另一个被分配给变量o
// 很显然，没有一个可以被垃圾收集
var o2 = o; // o2变量是第二个对“这个对象”的引用
o = 1; // 现在，“这个对象”的原始引用o被o2替换了
var oa = o2.a; // 引用“这个对象”的a属性
// 现在，“这个对象”有两个引用了，一个是o2，一个是oa
o2 = "yo"; // 最初的对象现在已经是零引用了
// 他可以被垃圾回收了
// 然而它的属性a的对象还在被oa引用，所以还不能回收
oa = null; // a属性的那个对象现在也是零引用了
// 它可以被垃圾回收了该算法有个限制：无法处理循环引用的事例。比如，两个对象被创建，并互相引用，形成了一个循环。它们被调用之后会离开函数作用域，所以它们已经没有用了，可以被回收了。然而，引用计数算法考虑到它们互相都有至少一次引用，所以它们不会被回收。
1.2. 标记-清除算法
这个算法把“对象是否不再需要”简化定义为“对象是否可以获得”。
这个算法假定设置一个叫做根（root）的对象（在Javascript里，根是全局对象Window）。垃圾回收器将定期从根开始，找所有从根开始引用的对象，然后找这些对象引用的对象……从根开始，垃圾回收器将找到所有可以获得的对象和收集所有不能获得的对象。
一个实现标记-清除算法的垃圾回收器会定期执行以下“垃圾回收”步骤:
- 垃圾回收器获取根并“标记”(记住)它们。
- 然后它访问并“标记”所有来自它们的引用。
- 然后它访问标记的对象并标记它们的引用。所有被访问的对象都被记住，以便以后不再访问同一个对象两次。
- 以此类推，直到有未访问的引用(可以从根访问)为止。
- 除标记的对象外，所有对象都被删除。
- 如果想要了解哪些变量将会被标记，哪些变量将会被清除，则需要了解JavaScript作用域相关知识点。
这个算法比引用计数要好，因为“有零引用的对象”总是不可获得的，但是相反却不一定，如“循环引用”。
从2012年起，所有现代浏览器都使用了标记-清除垃圾回收算法。所有对JavaScript垃圾回收算法的改进都是基于标记-清除算法的改进，并没有改进标记-清除算法本身和它对“对象是否不再需要”的简化定义。
这种方案存在的一个缺陷是：那些无法从根对象查询到的对象都将被清除。
2. 几种内存泄漏的场景
本质上，内存泄漏可以定义为：应用程序不再需要占用内存的时候，由于某些原因，内存没有被操作系统或可用内存池回收。内存泄漏可能带来诸如反应迟缓，崩溃，高延迟，以及其他应用问题。
根据上面提到的垃圾回收机制，我们大致可以认定：内存泄漏是由于某些被忽略的引用导致的。
2.1. 循环引用
如果使用引用计数，则在循环引用时就会导致内存泄漏，IE 6, 7 使用引用计数方式对 DOM 对象进行垃圾回收
var div;
window.onload = function(){
div = document.getElementById("myDivElement");
div.circularReference = div;
div.lotsOfData = new Array(10000).join("*");
};如果lotsOfData数据很大，则会浪费很多的内存空间。因此，对于循环依赖的对象，如果使用引用计数的方式来进行垃圾回收，则需要手动切断对象之间的循环依赖，然后再交给回收器进行处理
div.circularReference = null目前浏览器基本都采用标记-清除算法来进行垃圾收集，因此循环引用造成的内存泄漏场景应该比较少了。
2.2. 全局变量
如果变量挂载在全局变量上，则标记-清除算法是可以从根节点开始标记到该变量的，正因如此，全局变量无法被清除掉，在某些意外将变量设置为全局变量时，就可能导致内存泄漏，下面是几种常见的场景
function test(){
a = 100 // 未定义的变量会在全局对象创建一个新变量
this.b = 100 // 宽松模式下this指向全局对象
}
test() 如果在某些必须要使用全局变量的场景下（如使用全局变量作为缓存），必须确保用完之后手动清除引用，及时释放内存。
window.myCache = {...一串很大的数据}
// 进行一些操作
window.myCache = null // 使用后释放引用2.3. 计数器和事件处理函数
声明函数也是会占据内存的，但是在开发中很容易忽略对于函数的内存回收
var data = {}
// 未被停止的计数器将一直保存着回调函数的内存，由于闭包的存在，该函数保持了对于data的引用，因此也会导致data无法被回收
setInterVal(function(){
var node = document.querySelector("#node")
if(node) {
node.innerText = JSON.stringify(data)
}else {
// 这里应该清除定时器回调
}
})
// 同样，如果node不在存在，则该事件处理函数也应该被回收
// 目前对于大部分浏览器而言，如果一个DOM节点不再可访问，则浏览器可以主动回收注册的相关事件处理函数
node.addEventListener("click", function(){
// ...
}, true)计数器和事件处理函数导致的内存泄漏，大部分情况来自于函数内部对于闭包的引用。如果函数引用了较大的变量，则会导致占用的内存一直无法释放
var cache = []
module.exports = {
add(obj){
// 模块外调用add方法时，会导致内存增长且无法被回收
// 这种设计在事件订阅-发布等场景下中是很常见的操作，因此需要在不需要时手动取消订阅，释放内存
cache.push(obj)
}
}2.4. DOM节点的引用
DOM树默认保存了对于DOM节点的引用，如parentNode、siblings等DOM API。在某些时候，我们在代码里面也会保存DOM节点，此时对于该节点而言，就存在两个引用：DOM树和逻辑代码作用域中。
如果在某个时刻需要清除该DOM节点，就需要从DOM树和代码作用域两个地方都删除才行。
var button = document.getElementById('btn');
var cache = {
[button]: {
// 一些很大的数据信息
}
}
function remove() {
document.body.removeChild(button);
// 此时仍然可以通过button变量访问到该DOM节点，且chche对象无法被回收
button.innerText = "I'm removed";
// button引用的DOM节点此时在作用域中存在button和cache键名两个引用
button = null
// 此时该DOM节点此时在作用域中仍存在cache键名的引用
console.log(cache)
}
button.onclick = removeDOM节点之间的引用是十分复杂的，如td节点与table节点之间的引用，如果在作用域中还保留了td节点，则可能导致整个table节点也无法被回收掉，因此处理这种场景也需要十分小心。
由于保存DOM节点的引用是一种很常见的场景，ES6 推出了两种新的数据结构：WeakSet 和 WeakMap。它们对于值的引用都是不计入垃圾回收机制的，所以名字里面才会有一个"Weak"，表示这是弱引用。
以WeakMap为例，我们来了解一下该数据结构的使用
WeakMap只接受对象作为键名（null除外），不接受其他类型的值作为键名WeakMap的键名所指向的对象，不计入垃圾回收机制WeakMap的 键值 是不可枚举的，如果可枚举，就存在引用，就会进入垃圾回收机制了
因此，如果需要在DOM节点上保存一些额外信息，又希望该节点从DOM节点移除时就自动释放（不用从作用域手动释放），则可以使用WeakMap
var domCache = new WeakMap()
var button = document.getElementById('btn')
domCache.set(button, {
// ... 一些很大的信息
})
function remove() {
document.body.removeChild(button);
// 此时button引用的DOM节点在作用域中仅存在button一个引用，当button引用消失后，DOM节点将会被回收，WeakMap的键值也会被回收
button = null
console.log(domCache.has(button))
}
button.onclick = remove由于WeakMap无法遍历键名也无法清空，因此很难进行演示。如果引用所指向的值占用特别多的内存，可以通过Node的process.memoryUsage或者Chrome开发者工具的Memory检测内存占用。
3. 小结
本文整理了JavaScript的垃圾回收原理，然后了解在web开发中几种可能导致内存泄漏的场景，以及如何避免这些问题。
在大部分时候我们都不需要去关注JavaScript的内存管理机制，但是了解它们可以让我们可以更深入的理解编写的代码。