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JS中如何防止記憶體漏失？聊聊5個常見記憶體錯誤

2021-12-31 13:00:46

JavaScript 不提供任何記憶體管理操作。相反，記憶體由 JavaScript VM 通過記憶體回收過程管理，該過程稱為垃圾收集。

既然我們不能強制的垃圾回收，那我們怎麼知道它能正常工作？我們對它又瞭解多少呢？

  • 指令碼執行在此過程中暫停
  • 它為不可存取的資源釋放記憶體
  • 它是不確定的
  • 它不會一次檢查整個記憶體，而是在多個週期中執行
  • 它是不可預測的，但它會在必要時執行

這是否意味著無需擔心資源和記憶體分配問題?當然不是。如果我們一不小心，可能會產生一些記憶體漏失。

1.gif

什麼是記憶體漏失？

記憶體漏失是軟體無法回收的已分配的記憶體塊。

Javascript 提供了一個垃圾收集程式，但這並不意味著我們就能避免記憶體漏失。為了符合垃圾收集的條件，該物件必須不被其他地方參照。如果持有對未使用的資源的參照，這將會阻止這些資源被回收。這就是所謂的無意識的記憶體保持。

洩露記憶體可能會導致垃圾收集器更頻繁地執行。由於這個過程會阻止指令碼的執行，它可能會讓我們程式卡起來，這麼一卡，挑剔的使用者肯定會注意到，一用不爽了，那這個產品離下線的日子就不完了。更嚴重可能會讓整個應用奔潰，那就gg了。

如何防止記憶體漏失? 主要還是我們應該避免保留不必要的資源。來看看一些常見的場景。

1.計時器的監聽

setInterval() 方法重複呼叫函數或執行程式碼片段，每次呼叫之間有固定的時間延遲。它返回一個時間間隔ID，該ID唯一地標識時間間隔，因此您可以稍後通過呼叫 clearInterval() 來刪除它。

我們建立一個元件，它呼叫一個回撥函數來表示它在x個迴圈之後完成了。我在這個例子中使用React，但這適用於任何FE框架。

import React, { useRef } from 'react';

const Timer = ({ cicles, onFinish }) => {
    const currentCicles = useRef(0);

    setInterval(() => {
        if (currentCicles.current >= cicles) {
            onFinish();
            return;
        }
        currentCicles.current++;
    }, 500);

    return (
        <div>Loading ...</div>
    );
}

export default Timer;

一看，好像沒啥問題。不急，我們再建立一個觸發這個定時器的元件，並分析其記憶體效能。

import React, { useState } from 'react';
import styles from '../styles/Home.module.css'
import Timer from '../components/Timer';

export default function Home() {
    const [showTimer, setShowTimer] = useState();
    const onFinish = () => setShowTimer(false);

    return (
      <div className={styles.container}>
          {showTimer ? (
              <Timer cicles={10} onFinish={onFinish} />
          ): (
              <button onClick={() => setShowTimer(true)}>
                Retry
              </button>
          )}
      </div>
    )
}

在 Retry 按鈕上單擊幾次後，這是使用Chrome Dev Tools獲取記憶體使用的結果：

2.png

當我們點選重試按鈕時，可以看到分配的記憶體越來越多。這說明之前分配的記憶體沒有被釋放。計時器仍然在執行而不是被替換。

怎麼解決這個問題？setInterval 的返回值是一個間隔 ID，我們可以用它來取消這個間隔。在這種特殊情況下，我們可以在元件解除安裝後呼叫 clearInterval。

useEffect(() => {
    const intervalId = setInterval(() => {
        if (currentCicles.current >= cicles) {
            onFinish();
            return;
        }
        currentCicles.current++;
    }, 500);

    return () => clearInterval(intervalId);
}, [])

有時，在編寫程式碼時，很難發現這個問題，最好的方式，還是要把元件抽象化。

這裡使用的是React，我們可以把所有這些邏輯都包裝在一個自定義的 Hook 中。

import { useEffect } from 'react';

export const useTimeout = (refreshCycle = 100, callback) => {
    useEffect(() => {
        if (refreshCycle <= 0) {
            setTimeout(callback, 0);
            return;
        }

        const intervalId = setInterval(() => {
            callback();
        }, refreshCycle);

        return () => clearInterval(intervalId);
    }, [refreshCycle, setInterval, clearInterval]);
};

export default useTimeout;

現在需要使用setInterval時，都可以這樣做：

const handleTimeout = () => ...;

useTimeout(100, handleTimeout);

現在你可以使用這個useTimeout Hook，而不必擔心記憶體被洩露，這也是抽象化的好處。

2.事件監聽

Web API提供了大量的事件監聽器。在前面，我們討論了setTimeout。現在來看看 addEventListener。

在這個事例中，我們建立一個鍵盤快捷鍵功能。由於我們在不同的頁面上有不同的功能，所以將建立不同的快捷鍵功能

function homeShortcuts({ key}) {
    if (key === 'E') {
        console.log('edit widget')
    }
}

// 使用者在主頁上登陸，我們執行
document.addEventListener('keyup', homeShortcuts); 


// 使用者做一些事情，然後導航到設定

function settingsShortcuts({ key}) {
    if (key === 'E') {
        console.log('edit setting')
    }
}

// 使用者在主頁上登陸，我們執行
document.addEventListener('keyup', settingsShortcuts);

看起來還是很好，除了在執行第二個 addEventListener 時沒有清理之前的 keyup。這段程式碼不是替換我們的 keyup 監聽器，而是將新增另一個 callback。這意味著，當一個鍵被按下時，它將觸發兩個函數。

要清除之前的回撥，我們需要使用 removeEventListener :

document.removeEventListener(‘keyup’, homeShortcuts);

重構一下上面的程式碼：

function homeShortcuts({ key}) {
    if (key === 'E') {
        console.log('edit widget')
    }
}

// user lands on home and we execute
document.addEventListener('keyup', homeShortcuts); 


// user does some stuff and navigates to settings

function settingsShortcuts({ key}) {
    if (key === 'E') {
        console.log('edit setting')
    }
}

// user lands on home and we execute
document.removeEventListener('keyup', homeShortcuts); 
document.addEventListener('keyup', settingsShortcuts);

根據經驗，當使用來自全域性物件的工具時，需要灰常小心。

3.Observers

Observers 是一個瀏覽器的 Web API功能，很多開發者都不知道。如果你想檢查HTML元素的可見性或大小的變化，這個就很強大了。

IntersectionObserver介面 (從屬於Intersection Observer API) 提供了一種非同步觀察目標元素與其祖先元素或頂級檔案視窗(viewport)交叉狀態的方法。祖先元素與視窗(viewport)被稱為根(root)。

儘管它很強大，但我們也要謹慎的使用它。一旦完成了對物件的觀察，就要記得在不用的時候取消它。

看看程式碼：

const ref = ...
const visible = (visible) => {
  console.log(`It is ${visible}`);
}

useEffect(() => {
    if (!ref) {
        return;
    }

    observer.current = new IntersectionObserver(
        (entries) => {
            if (!entries[0].isIntersecting) {
                visible(true);
            } else {
                visbile(false);
            }
        },
        { rootMargin: `-${header.height}px` },
    );

    observer.current.observe(ref);
}, [ref]);

上面的程式碼看起來不錯。然而，一旦元件被解除安裝，觀察者會發生什麼?它不會被清除，那記憶體可就洩漏了。我們怎麼解決這個問題呢?只需要使用 disconnect 方法:

const ref = ...
const visible = (visible) => {
  console.log(`It is ${visible}`);
}

useEffect(() => {
    if (!ref) {
        return;
    }

    observer.current = new IntersectionObserver(
        (entries) => {
            if (!entries[0].isIntersecting) {
                visible(true);
            } else {
                visbile(false);
            }
        },
        { rootMargin: `-${header.height}px` },
    );

    observer.current.observe(ref);

    return () => observer.current?.disconnect();
}, [ref]);

4. Window Object

向 Window 新增物件是一個常見的錯誤。在某些場景中，可能很難找到它，特別是在使用 Window Execution上下文中的this關鍵字。看看下面的例子：

function addElement(element) {
    if (!this.stack) {
        this.stack = {
            elements: []
        }
    }

    this.stack.elements.push(element);
}

它看起來無害，但這取決於你從哪個上下文呼叫addElement。如果你從Window Context呼叫addElement，那就會越堆越多。

另一個問題可能是錯誤地定義了一個全域性變數：

var a = 'example 1'; // 作用域限定在建立var的地方
b = 'example 2'; // 新增到Window物件中

要防止這種問題可以使用嚴格模式：

"use strict"

通過使用嚴格模式，向JavaScript編譯器暗示，你想保護自己免受這些行為的影響。當你需要時，你仍然可以使用Window。不過，你必須以明確的方式使用它。

嚴格模式是如何影響我們前面的例子：

  • 對於 addElement 函數，當從全域性作用域呼叫時，this 是未定義的
  • 如果沒有在一個變數上指定const | let | var，你會得到以下錯誤:
Uncaught ReferenceError: b is not defined

5. 持有DOM參照

DOM節點也不能避免記憶體漏失。我們需要注意不要儲存它們的參照。否則，垃圾回收器將無法清理它們，因為它們仍然是可存取的。

用一小段程式碼演示一下：

const elements = [];
const list = document.getElementById('list');

function addElement() {
    // clean nodes
    list.innerHTML = '';

    const divElement= document.createElement('div');
    const element = document.createTextNode(`adding element ${elements.length}`);
    divElement.appendChild(element);


    list.appendChild(divElement);
    elements.push(divElement);
}

document.getElementById('addElement').onclick = addElement;

注意，addElement 函數清除列表 div，並將一個新元素作為子元素新增到它中。這個新建立的元素被新增到 elements 陣列中。

下一次執行 addElement 時，該元素將從列表 div 中刪除，但是它不適合進行垃圾收集，因為它儲存在 elements 陣列中。

我們在執行幾次之後監視函數:

3.png

在上面的截圖中看到節點是如何被洩露的。那怎麼解決這個問題？清除 elements 陣列將使它們有資格進行垃圾收集。

總結

在這篇文章中，我們已經看到了最常見的記憶體洩露方式。很明顯，JavaScript本身並沒有洩漏記憶體。相反，它是由開發者方面無意的記憶體保持造成的。只要程式碼是整潔的，而且我們不忘自己清理，就不會發生洩漏。

瞭解記憶體和垃圾回收在JavaScript中是如何工作的是必須的。一些開發者得到了錯誤的意識，認為由於它是自動的，所以他們不需要擔心這個問題。

原文地址：https://betterprogramming.pub/5-common-javascript-memory-mistakes-c8553972e4c2

作者： Jose Granja

譯者：前端小智

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