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WeakMap 和 Map 的区别,WeakMap 原理,为什么

WeakMap 和 Map 的区别,WeakMap 原理,为什么

作者: an_371e | 来源:发表于2021-04-21 08:09 被阅读0次

    垃圾回收机制

    我们知道,程序运行中会有一些垃圾数据不再使用,需要及时释放出去,如果我们没有及时释放,这就是内存泄露

    JS 中的垃圾数据都是由垃圾回收(Garbage Collection,缩写为 GC)器自动回收的,不需要手动释放,它是如何做的喃?

    很简单,JS 引擎中有一个后台进程称为垃圾回收器,它监视所有对象,观察对象是否可被访问,然后按照固定的时间间隔周期性的删除掉那些不可访问的对象即可

    现在各大浏览器通常用采用的垃圾回收有两种方法:

    • 引用计数
    • 标记清除

    引用计数

    最早最简单的垃圾回收机制,就是给一个占用物理空间的对象附加一个引用计数器,当有其它对象引用这个对象时,这个对象的引用计数加一,反之解除时就减一,当该对象引用计数为 0 时就会被回收。

    该方式很简单,但会引起内存泄漏:

    // 循环引用的问题
    function temp(){
        var a={};
        var b={};
        a.o = b;
        b.o = a;
    }
    

    这种情况下每次调用 temp 函数,ab 的引用计数都是 2 ,会使这部分内存永远不会被释放,即内存泄漏。现在已经很少使用了,只有低版本的 IE 使用这种方式。

    标记清除

    V8 中主垃圾回收器就采用标记清除法进行垃圾回收。主要流程如下:

    • 标记:遍历调用栈,看老生代区域堆中的对象是否被引用,被引用的对象标记为活动对象,没有被引用的对象(待清理)标记为垃圾数据。
    • 垃圾清理:将所有垃圾数据清理掉

    (图片来源:How JavaScript works: memory management + how to handle 4 common memory leaks)

    在我们的开发过程中,如果我们想要让垃圾回收器回收某一对象,就将对象的引用直接设置为 null

    var a = {}; // {} 可访问,a 是其引用
    
    a = null; // 引用设置为 null
    // {} 将会被从内存里清理出去
    

    但如果一个对象被多次引用时,例如作为另一对象的键、值或子元素时,将该对象引用设置为 null 时,该对象是不会被回收的,依然存在

    var a = {}; 
    var arr = [a];
    
    a = null; 
    console.log(arr)
    // [{}]
    

    如果作为 Map 的键喃?

    var a = {}; 
    var map = new Map();
    map.set(a, '三分钟学前端')
    
    a = null; 
    console.log(map.keys()) // MapIterator {{}}
    console.log(map.values()) // MapIterator {"三分钟学前端"}
    

    如果想让 a 置为 null 时,该对象被回收,该怎么做喃?

    WeakMap vs Map

    ES6 考虑到了这一点,推出了: WeakMap 。它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(对对象的弱引用是指当该对象应该被GC回收时不会阻止GC的回收行为)。

    Map 相对于 WeakMap

    • Map 的键可以是任意类型,WeakMap 只接受对象作为键(null除外),不接受其他类型的值作为键
    • Map 的键实际上是跟内存地址绑定的,只要内存地址不一样,就视为两个键; WeakMap 的键是弱引用,键所指向的对象可以被垃圾回收,此时键是无效的
    • Map 可以被遍历, WeakMap 不能被遍历

    下面以 WeakMap 为例,看看它是怎么上面问题的:

    var a = {}; 
    var map = new WeakMap();
    map.set(a, '三分钟学前端')
    map.get(a)
    
    a = null; 
    

    上例并不能看出什么?我们通过 process.memoryUsage 测试一下:

    //map.js
    global.gc(); // 0 每次查询内存都先执行gc()再memoryUsage(),是为了确保垃圾回收,保证获取的内存使用状态准确
    
    function usedSize() {
        const used = process.memoryUsage().heapUsed;
        return Math.round((used / 1024 / 1024) * 100) / 100 + "M";
    }
    
    console.log(usedSize()); // 1 初始状态,执行gc()和memoryUsage()以后,heapUsed 值为 1.64M
    
    var map = new Map();
    var b = new Array(5 * 1024 * 1024);
    
    map.set(b, 1);
    
    global.gc();
    console.log(usedSize()); // 2 在 Map 中加入元素b,为一个 5*1024*1024 的数组后,heapUsed为41.82M左右
    
    b = null;
    global.gc();
    
    console.log(usedSize()); // 3 将b置为空以后,heapUsed 仍为41.82M,说明Map中的那个长度为5*1024*1024的数组依然存在
    

    执行 node --expose-gc map.js 命令:

    其中,--expose-gc 参数表示允许手动执行垃圾回收机制

    // weakmap.js
    function usedSize() {
        const used = process.memoryUsage().heapUsed;
        return Math.round((used / 1024 / 1024) * 100) / 100 + "M";
    }
    
    global.gc(); // 0 每次查询内存都先执行gc()再memoryUsage(),是为了确保垃圾回收,保证获取的内存使用状态准确
    console.log(usedSize()); // 1 初始状态,执行gc()和 memoryUsage()以后,heapUsed 值为 1.64M
    var map = new WeakMap();
    var b = new Array(5 * 1024 * 1024);
    
    map.set(b, 1);
    
    global.gc();
    console.log(usedSize()); // 2 在 Map 中加入元素b,为一个 5*1024*1024 的数组后,heapUsed为41.82M左右
    
    b = null;
    global.gc();
    
    console.log(usedSize()); // 3 将b置为空以后,heapUsed 变成了1.82M左右,说明WeakMap中的那个长度为5*1024*1024的数组被销毁了
    

    执行 node --expose-gc weakmap.js 命令:

    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,解决内存泄漏就会简单很多。

    最后看一下 WeakMap

    WeakMap

    WeakMap 对象是一组键值对的集合,其中的键是弱引用对象,而值可以是任意

    注意,WeakMap 弱引用的只是键名,而不是键值。键值依然是正常引用。

    WeakMap 中,每个键对自己所引用对象的引用都是弱引用,在没有其他引用和该键引用同一对象,这个对象将会被垃圾回收(相应的key则变成无效的),所以,WeakMap 的 key 是不可枚举的。

    属性:

    • constructor:构造函数

    方法:

    • has(key):判断是否有 key 关联对象
    • get(key):返回key关联对象(没有则则返回 undefined)
    • set(key):设置一组key关联对象
    • delete(key):移除 key 的关联对象
    let myElement = document.getElementById('logo');
    let myWeakmap = new WeakMap();
    
    myWeakmap.set(myElement, {timesClicked: 0});
    
    myElement.addEventListener('click', function() {
      let logoData = myWeakmap.get(myElement);
      logoData.timesClicked++;
    }, false);
    

    除了 WeakMap 还有 WeakSet 都是弱引用,可以被垃圾回收机制回收,可以用来保存DOM节点,不容易造成内存泄漏

    另外还有 ES12 的 WeakRef ,感兴趣的可以了解下,今晚太晚了,之后更新

    参考

    你不知道的 WeakMap

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