JS中的内存管理是怎么工作的？

本文是对 JavaScript 里的内存管理机制做个简单又快速的回顾和提醒。

内存管理这事儿，对于 JavaScript 开发者来说，就像是个“隐形”的家伙，平时很少会主动去关注它——除非它出问题了，我们才会突然意识到：“哦，原来还有这么个东西在背后捣鼓呢！”和 C 或者 C++ 这些底层语言可不一样，在那些语言里，你得自己动手去分配和释放内存，但在 JavaScript 里，这些事儿它都自动帮你搞定啦。

一个快速类比：内存就像你填满的图书馆书架当你创建一个变量时，就像往书架上放了一本新书。图书管理员（也就是 JavaScript 引擎）会找到一个空位，并记录这本书放在哪儿（即分配内存）。随着时间推移，如果你不再引用这本书——没有人来阅读或使用它——图书管理员最终会注意到它只是积灰占地。所以，在清理时间到来时，他们会把这本书从书架上移除，为新书腾出空间。这就是 JavaScript 的做法：它会自动找出那些未被使用的“书”（数据），并将其清除，以防你的图书馆溢出。

自动内存管理

JavaScript 采用自动内存管理机制，也就是说，它会自动为你分配和释放内存。

当你：

• 创建一个值 → 内存被分配；
• 使用该值 → 这块内存保持活跃；
• 放弃该值 → 内存最终会被垃圾回收机制释放。

所以，虽然你不需要手动“归还”内存，但了解 JavaScript 是在何时、如何处理内存的，有助于你避免无意间造成的内存堆积。

内存分配

JavaScript 主要将数据存储在两个地方：栈（stack）和堆（heap）。

栈内存（简单、固定大小的值）

原始值（primitive values）——比如 number、string 和 boolean——会被存放在栈中。

栈是一块小而整洁的内存区域，按照“后进先出”（LIFO）的顺序存储数据。

你可以将它想象成自助餐厅里的一摞托盘：只能从顶部添加或取出。它结构有序、速度快，非常适合存放体积小、大小固定的值。

let x = 42;
let y = "hello";

当包含这些值的函数或代码块执行完毕后，栈会直接将这些值弹出——快速且高效。

堆内存（动态、复杂的值）

对象、数组和函数会被存储在堆中，也就是一个更大、更灵活的内存区域。

你可以将堆想象成一个大型仓库，里面的物品大小和形状各不相同。当你创建一个对象时，JavaScript 会将实际的对象存放在仓库（堆）中，并在栈上放置一张便签（引用），标记它在堆中的位置。

let user = { name: "Alice" }; // 栈中存放引用，堆中存放数据
let numbers = [1, 2, 3];

由于堆中的数据可能会增长或缩小，查找和清理它们的过程会更耗时——但这也赋予了 JavaScript 处理复杂数据的灵活性。

垃圾回收：清理小队

当某块内存不再被需要时，垃圾回收器（Garbage Collector，简称 GC）会自动回收它。

可以把你的程序想象成一棵巨大的树。树干代表全局作用域（global scope），而与它连接的每一根树枝或树叶，代表一个处于活动状态的变量、对象或引用。

随着程序运行，一些树枝会“断开”——比如当你将一个对象设为 null，或者函数执行结束，其内部变量超出作用域。这些断开的树枝（不可达对象）就不再属于这棵“活着”的树。

垃圾回收器的工作就像大自然一样：它会定期检查这些掉落的树叶（不可达对象），将它们清理掉，并回收“养分”（内存），以便新叶子生长。

标记-清除算法

最常用的垃圾回收算法叫做标记-清除（mark-and-sweep）。

• 标记阶段（Mark phase）：GC 从“根”引用（全局变量和活动函数范围）开始，标记所有能从这些根引用访问到的内存为“正在使用”。
• 清除阶段（Sweep phase）：然后，它遍历整个内存，将那些未被标记的内容移除，从而释放空间。

还记得我们一开始用来类比堆（heap）的比喻吗？没错——一个装满各种箱子的大型仓库，有些箱子里是有用的物品（对象），有些则是废弃杂物。我们继续沿用这个比喻来解释。

1. 初始状态（图片左侧）

• “Objects”（蓝色圆形）：这些是当前存在于内存中的箱子（数据或变量）。其中一些箱子之间是相互连接的（用箭头表示），意味着一个箱子可能包含对另一个的引用。
• “Reachable Objects”（浅蓝色方框）：这些表示内存中可能被占用的部分，但目前并不一定由活跃对象使用。
• Roots（隐含的）：可以想象你的程序中有一些特殊的“起始点”，比如全局变量或当前正在执行函数中的变量。这些就是所谓的“根”（roots）。从这些根出发能访问到的任何对象，都会被认为是重要的。

2. 标记阶段（图片中间部分）

• “标记”过程：垃圾回收器（GC）就像一个侦探，它从这些“根”出发，在内存房间里巡视。
• “只要能找到，它就还活着！” 从根开始，GC 会沿着引用关系（箭头）查找内存中的对象。凡是能通过连接找到的对象，都会被“标记”或“打标签”为当前正在使用（用绿色圆圈和绿色箭头表示）。这就像是在说：“这个箱子以及与它相连的所有内容都很重要，不能扔！”
• 未标记的对象（灰色圆圈）：那些侦探从根出发无法抵达的箱子不会被标记。它们就是被认为没人再需要的“废弃”箱子。

3. 清除阶段（图片右侧）

• “清理”过程：标记完成后，GC 会再次遍历整个内存空间。
• “旧的清出去！” 所有在上一阶段中未被标记的箱子（灰色圆圈）都会被视为垃圾。GC 会将它们移除，释放出对应的内存空间。
• “已回收的空闲内存”（虚线框）：这些是原先垃圾箱子所在的位置。现在它们已经被清空，可以用于存放新的数据。

let person = { name: "Charlie" };
person = null; // 现在变为不可达
// GC 最终会释放这块内存

另一个类比，标记-清除算法就像整理储物间的过程：

• 标记（Mark）：找出你当前正在使用的物品，或者那些能从重要物品出发访问到的物品，并在它们上面贴上便利贴。
• 清除（Sweep）：然后走遍整个房间，把那些没有贴便利贴的东西统统清理出去。

分代垃圾回收

Generational Garbage Collection，中文叫做“分代垃圾回收”。

现代的 JavaScript 引擎（比如 Chrome 和 Node.js 中的 V8）通过“分代垃圾回收”机制对内存管理进行了优化。

对象会根据它们存在的时间被划分为不同的“代”：

• 年轻代（Young generation）：新创建的对象——其中大多数生命周期都很短。
• 老年代（Old generation）：经历多次垃圾回收后仍然存活的对象。

这就像管理你的邮箱：

• 大多数邮件（临时对象）会很快被删除；
• 重要的邮件（生命周期较长的数据）则会归档在文件夹中，很少再被频繁查看。

这种机制让垃圾回收更高效，因为 GC 不需要每次都扫描整个堆内存。

常见的内存泄漏

即使有自动垃圾回收机制，你仍然可能会造成内存泄漏——也就是某些数据在内存中停留的时间超过了它本该存在的时长。

意外的全局变量

如果你忘了使用关键字声明一个变量，JavaScript 会自动将其创建在全局作用域中——这样它就会一直存在，无法被回收。

function createLeak() {
  leakyVariable = "I'm global!"; // 缺少 'let'、'const' 或 'var'
}

被遗忘的定时器和回调函数

定时器可能会无限期地保持对某些引用的引用。

let data = fetchLargeData()
setInterval(() => {
  doSomething(data);
}, 1000);

当定时器不再需要时，务必清除它们。

闭包持有引用

闭包可能会不小心“困住”某些变量，导致它们一直留在内存中。

function createClosure() {
  let largeArray = new Array(1000000);
  return function() {
    console.log("Hi!");
  };
}

尽管 largeArray 并未在返回的函数中使用，但它依然会保留在内存中，因为这个闭包仍然可以访问它。

这就像你一直带着一串钥匙，其中有些是早已不再使用的房子的钥匙——只要你不主动处理掉，这些钥匙（变量）就会一直存在。

脱离的 DOM 元素

如果你将一个元素从 DOM 中移除，但在 JavaScript 中仍然保留了对它的引用，那么它不会被垃圾回收。

let element = document.getElementById("myDiv");
document.body.removeChild(element);

在移除元素之后，应将对应的引用设为 null。

事件监听器

未移除的事件监听器可能会在元素已被移除后，依然将其保留在内存中。

element.addEventListener("click", handleClick);

当元素不再需要时，应及时移除对应的事件监听器。

监控内存使用情况

现代浏览器提供了内置工具，用于追踪内存使用：

• Chrome DevTools → Memory 面板 — 可以拍摄堆快照并进行对比。
• Performance Monitor — 查看实时内存使用情况。
• 记录分配时间线 — 观察内存随时间的变化情况。

结语

JavaScript 具备自动内存管理功能，让你不必亲自操劳去手动释放内存，不过这并不意味着它毫无漏洞、绝对可靠。

垃圾回收机制仅能回收那些“确实无法再触及”的内存空间，对于那些你仍持有引用的数据，它是无能为力的。

这就好比家里雇了个管家，要是你一直不告知管家哪些屋子是闲置的，那管家自然也就不会去打扫那些地方。

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