程序的运行需要内存。只要程序提出要求,操作系统或者运行时(runtime)就必须供给内存。
对于持续运行的服务进程(daemon),必须及时释放不再用到的内存。否则,内存占用越来越高,轻则影响系统性能,重则导致进程崩溃。
不再用到的内存,没有及时释放,就叫做内存泄露(memory leak)。
有些语言(比如 C 语言)必须手动释放内存,程序员负责内存管理。
- char * buffer;
- buffer = (char*) malloc(42);
- // Do something with buffer
- free(buffer);
上面是 C 语言代码, malloc 方法用来申请内存,使用完毕之后,必须自己用 free 方法释放内存。
这很麻烦,所以大多数语言提供自动内存管理,减轻程序员的负担,这被称为 "垃圾回收机制"(garbage collector)。
垃圾回收机制怎么知道,哪些内存不再需要呢?
最常使用的方法叫做 "引用计数" (reference counting):语言引擎有一张 "引用表",保存了内存里面所有的资源(通常是各种值)的引用次数。如果一个值的引用次数是 0 ,就表示这个值不再用到了,因此可以将这块内存释放。
上图中,左下角的两个值,没有任何引用,所以可以释放。
如果一个值不再需要了,引用数却不为 0 ,垃圾回收机制无法释放这块内存,从而导致内存泄露。
- const arr = [1, 2, 3, 4];
- console.log('hello world');
上面代码中,数组 [1, 2, 3, 4] 是一个值,会占用内存。变量 arr 是仅有的对这个值的引用,因此引用次数为 1 。尽管后面的代码没有用到 arr ,它还是会持续占用内存。
如果增加一行代码,解除 arr 对 [1, 2, 3, 4] 引用,这块内存就可以被垃圾回收机制释放了。
- const arr = [1, 2, 3, 4];
- console.log('hello world');
- arr = null;
上面代码中, arr 重置为 null ,就解除了对 [1, 2, 3, 4] 的引用,引用次数变成了 0 ,内存就可以释放出来了。
因此,并不是说有了垃圾回收机制,程序员就轻松了。你还是需要关注内存占用:那些很占空间的值,一旦不再用到,你必须检查是否还存在对它们的引用。如果是的话,就必须手动解除引用。
怎样可以观察到内存泄露呢?
经验法则 是,如果连续五次垃圾回收之后,内存占用一次比一次大,就有内存泄露。这就要求实时查看内存占用。
Chrome 浏览器查看内存占用,按照以下步骤操作。
如果内存占用基本平稳,接近水平,就说明不存在内存泄露。
反之,就是内存泄露了。
命令行可以使用 Node 提供的 process.memoryUsage 方法。
- console.log(process.memoryUsage());
- // { rss: 27709440,
- // heapTotal: 5685248,
- // heapUsed: 3449392,
- // external: 8772 }
process.memoryUsage 返回一个对象,包含了 Node 进程的内存占用信息。该对象包含四个字段,单位是字节, 含义 如下。
判断内存泄露,以 heapUsed 字段为准。
前面说过,及时清除引用非常重要。但是,你不可能记得那么多,有时候一疏忽就忘了,所以才有那么多内存泄露。
最好能有一种方法,在新建引用的时候就声明,哪些引用必须手动清除,哪些引用可以忽略不计,当其他引用消失以后,垃圾回收机制就可以释放内存。这样就能大大减轻程序员的负担,你只要清除主要引用就可以了。
ES6 考虑到了这一点,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。
下面以 WeakMap 为例,看看它是怎么解决内存泄露的。
- const wm = new WeakMap();
- const element = document.getElementById('example');
- wm.set(element, 'some information');
- wm.get(element) // "some information"
上面代码中,先新建一个 Weakmap 实例。然后,将一个 DOM 节点作为键名存入该实例,并将一些附加信息作为键值,一起存放在 WeakMap 里面。这时,WeakMap 里面对 element 的引用就是弱引用,不会被计入垃圾回收机制。
也就是说,DOM 节点对象的引用计数是 1 ,而不是 2 。这时,一旦消除对该节点的引用,它占用的内存就会被垃圾回收机制释放。Weakmap 保存的这个键值对,也会自动消失。
基本上,如果你要往对象上添加数据,又不想干扰垃圾回收机制,就可以使用 WeakMap。
WeakMap 的例子很难演示,因为无法观察它里面的引用会自动消失。此时,其他引用都解除了,已经没有引用指向 WeakMap 的键名了,导致无法证实那个键名是不是存在。
我一直想不出办法,直到有一天贺师俊老师 提示 ,如果引用所指向的值占用特别多的内存,就可以通过 process.memoryUsage 方法看出来。
根据这个思路,网友 vtxf 补充了下面的 例子 。
首先,打开 Node 命令行。
- $ node --expose-gc
上面代码中, --expose-gc 参数表示允许手动执行垃圾回收机制。
然后,执行下面的代码。
- // 手动执行一次垃圾回收,保证获取的内存使用状态准确
- > global.gc();
- undefined
- // 查看内存占用的初始状态,heapUsed 为 4M 左右
- > process.memoryUsage(); {
- rss: 21106688,
- heapTotal: 7376896,
- heapUsed: 4153936,
- external: 9059
- } > const wm = new WeakMap();
- undefined > const b = new Object();
- undefined > global.gc();
- undefined
- // 此时,heapUsed 仍然为 4M 左右
- > process.memoryUsage(); {
- rss: 20537344,
- heapTotal: 9474048,
- heapUsed: 3967272,
- external: 8993
- }
- // 在 WeakMap 中添加一个键值对,
- // 键名为对象 b,键值为一个 5*1024*1024 的数组
- > wm.set(b, new Array(5 * 1024 * 1024));
- WeakMap {}
- // 手动执行一次垃圾回收
- > global.gc();
- undefined
- // 此时,heapUsed 为 45M 左右
- > process.memoryUsage(); {
- rss: 62652416,
- heapTotal: 51437568,
- heapUsed: 45911664,
- external: 8951
- }
- // 解除对象 b 的引用
- > b = null;
- null
- // 再次执行垃圾回收
- > global.gc();
- undefined
- // 解除 b 的引用以后,heapUsed 变回 4M 左右
- // 说明 WeakMap 中的那个长度为 5*1024*1024 的数组被销毁了
- > process.memoryUsage(); {
- rss: 20639744,
- heapTotal: 8425472,
- heapUsed: 3979792,
- external: 8956
- }
上面代码中,只要外部的引用消失,WeakMap 内部的引用,就会自动被垃圾回收清除。由此可见,有了它的帮助,解决内存泄露就会简单很多。
来源: http://www.open-open.com/lib/view/open1492429291859.html