JavaScript常见的内存错误有哪些?

JavaScript 不提供任何内存管理操作。相反,内存由 JavaScript VM 通过内存回收过程管理,该过程称为垃圾收集

既然我们不能强制的垃圾回收,那我们怎么知道它能正常工作?我们对它又了解多少呢?

  • 脚本执行在此过程中暂停
  • 它为不可访问的资源释放内存
  • 它是不确定的
  • 它不会一次检查整个内存,而是在多个周期中运行
  • 它是不可预测的,但它会在必要时执行

这是否意味着无需担心资源和内存分配问题?当然不是。如果我们一不小心,可能会产生一些内存泄漏。

有点意思

什么是内存泄漏?

内存泄漏是软件无法回收的已分配的内存块。

Javascript 提供了一个垃圾收集程序,但这并不意味着我们就能避免内存泄漏。为了符合垃圾收集的条件,该对象必须不被其他地方引用。如果持有对未使用的资源的引用,这将会阻止这些资源被回收。这就是所谓的无意识的内存保持

泄露内存可能会导致垃圾收集器更频繁地运行。由于这个过程会阻止脚本的运行,它可能会让我们程序卡起来,这么一卡,挑剔的用户肯定会注意到,一用不爽了,那这个产品离下线的日子就不完了。更严重可能会让整个应用奔溃,那就gg了。

如何防止内存泄漏? 主要还是我们应该避免保留不必要的资源。来看看一些常见的场景。

1.计时器的监听

setInterval() 方法重复调用函数或执行代码片段,每次调用之间有固定的时间延迟。它返回一个时间间隔ID,该ID唯一地标识时间间隔,因此您可以稍后通过调用 clearInterval() 来删除它。

我们创建一个组件,它调用一个回调函数来表示它在x个循环之后完成了。我在这个例子中使用React,但这适用于任何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,好像没啥问题。不急,我们再创建一个触发这个定时器的组件,并分析其内存性能。

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 按钮上单击几次后,这是使用Chrome Dev Tools获取内存使用的结果:

使用Chrome Dev Tools获取内存使用的结果

当我们点击重试按钮时,可以看到分配的内存越来越多。这说明之前分配的内存没有被释放。计时器仍然在运行而不是被替换。

怎么解决这个问题?setInterval 的返回值是一个间隔 ID,我们可以用它来取消这个间隔。在这种特殊情况下,我们可以在组件卸载后调用 clearInterval

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

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

有时,在编写代码时,很难发现这个问题,最好的方式,还是要把组件抽象化。

这里使用的是React,我们可以把所有这些逻辑都包装在一个自定义的 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;

现在需要使用setInterval时,都可以这样做:

const handleTimeout = () => ...;

useTimeout(100, handleTimeout);

现在你可以使用这个useTimeout Hook,而不必担心内存被泄露,这也是抽象化的好处。

2.事件监听

Web API提供了大量的事件监听器。在前面,我们讨论了setTimeout。现在来看看 addEventListener

在这个事例中,我们创建一个键盘快捷键功能。由于我们在不同的页面上有不同的功能,所以将创建不同的快捷键功能。

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

// 用户在主页上登陆,我们执行
document.addEventListener('keyup', homeShortcuts); 

// 用户做一些事情,然后导航到设置
function settingsShortcuts({ key}) {
    if (key === 'E') {
        console.log('edit setting')
    }
}

// 用户在主页上登陆,我们执行
document.addEventListener('keyup', settingsShortcuts);

看起来还是很好,除了在执行第二个 addEventListener 时没有清理之前的 keyup。这段代码不是替换我们的 keyup 监听器,而是将添加另一个 callback。这意味着,当一个键被按下时,它将触发两个函数。

要清除之前的回调,我们需要使用 removeEventListener :

document.removeEventListener(‘keyup’, homeShortcuts);

重构一下上面的代码:

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

// 用户登陆主页,我们执行
document.addEventListener('keyup', homeShortcuts); 

// 用户执行一些操作并导航到设置
function settingsShortcuts({ key}) {
    if (key === 'E') {
        console.log('edit setting')
    }
}

// 用户登陆主页,我们执行
document.removeEventListener('keyup', homeShortcuts); 
document.addEventListener('keyup', settingsShortcuts);

根据经验,当使用来自全局对象的工具时,需要灰常小心。

3. Observers

Observers 是一个浏览器的 Web API功能,很多开发者都不知道。如果你想检查HTML元素的可见性或大小的变化,这个就很强大了。

IntersectionObserver接口 (从属于Intersection Observer API) 提供了一种异步观察目标元素与其祖先元素或顶级文档视窗(viewport)交叉状态的方法。祖先元素与视窗(viewport)被称为根(root)。

尽管它很强大,但我们也要谨慎的使用它。一旦完成了对对象的观察,就要记得在不用的时候取消它。

看看代码:

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]);

上面的代码看起来不错。然而,一旦组件被卸载,观察者会发生什么?它不会被清除,那内存可就泄漏了。我们怎么解决这个问题呢?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 添加对象是一个常见的错误。在某些场景中,可能很难找到它,特别是在使用 Window Execution上下文中的this关键字。看看下面的例子:

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

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

它看起来无害,但这取决于你从哪个上下文调用addElement。如果你从Window Context调用addElement,那就会越堆越多。

另一个问题可能是错误地定义了一个全局变量:

var a = 'example 1'; // 作用域限定在创建var的地方
b = 'example 2'; // 添加到Window对象中

要防止这种问题可以使用严格模式:

"use strict"

通过使用严格模式,向JavaScript编译器暗示,你想保护自己免受这些行为的影响。当你需要时,你仍然可以使用Window。不过,你必须以明确的方式使用它。

严格模式是如何影响我们前面的例子:

  • 对于 addElement 函数,当从全局作用域调用时,this 是未定义的
  • 如果没有在一个变量上指定const | let | var,你会得到以下错误:
Uncaught ReferenceError: b is not defined

5. 持有DOM引用

DOM节点也不能避免内存泄漏。我们需要注意不要保存它们的引用。否则,垃圾回收器将无法清理它们,因为它们仍然是可访问的。

用一小段代码演示一下:

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 函数清除列表 div,并将一个新元素作为子元素添加到它中。这个新创建的元素被添加到 elements 数组中。

下一次执行 addElement 时,该元素将从列表 div 中删除,但是它不适合进行垃圾收集,因为它存储在 elements 数组中。

我们在执行几次之后监视函数:

执行几次之后监视函数

在上面的截图中看到节点是如何被泄露的。那怎么解决这个问题?清除 elements 数组将使它们有资格进行垃圾收集。

总结

在这篇文章中,我们已经看到了最常见的内存泄露方式。很明显,JavaScript本身并没有泄漏内存。相反,它是由开发者方面无意的内存保持造成的。只要代码是整洁的,而且我们不忘自己清理,就不会发生泄漏。

了解内存和垃圾回收在JavaScript中是如何工作的是必须的。一些开发者得到了错误的意识,认为由于它是自动的,所以他们不需要担心这个问题。

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