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JavaScript--01 复制变量、作用域和垃圾收集

JavaScript--01 复制变量、作用域和垃圾收集

作者: 邪人君子 | 来源:发表于2020-04-21 17:13 被阅读0次

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一、基本类型和引用类型的值

ECMAScript 变量可能包含两种不同数据类型的值:基本类型值和引用类型值。
 基本类型值:Undefined、Null、Boolean、Number 和String
 引用类型值:由多个值构成的对象

1.1 复制变量值:

1.1.1 复制基本类型值:

var num1 = 5;
var num2 = num1

   num2 中的 5 与 num1 中的 5 是完全独立的,该值只是 num1 中 5 的一个副本。此后,这两个变量可以参与任何操作而不会相互影响。

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1.1.2 复制引用类型值:

var obj1 = new Object(); 
var obj2 = obj1; 
obj1.name = "Nicholas"; 
alert(obj2.name); //"Nicholas" 

  当从一个变量向另一个变量复制引用类型的值时,同样也会将存储在变量对象中的值复制一份放到为新变量分配的空间中。不同的是,这个值的副本实际上是一个指针,而这个指针指向存储在堆中的一个对象。复制操作结束后,两个变量实际上将引用同一个对象。因此,改变其中一个变量,就会影响另一个变量。

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1.2 传递参数

  ECMAScript 中所有函数的参数都是按值传递的。也就是说,把函数外部的值复制给函数内部的参数,就和把值从一个变量复制到另一个变量一样。基本类型值的传递如同基本类型变量的复制一样,而引用类型值的传递,则如同引用类型变量的复制一样。

1.2.1 传递基本类型值

  在向参数传递基本类型的值时,被传递的值会被复制给一个局部变量(即命名参数,或者用 ECMAScript 的概念来说,就是 arguments 对象中的一个元素)。

function addTen(num) { 
 num += 10; 
 return num; 
} 
var count = 20; 
var result = addTen(count); 
alert(count); //20,没有变化
alert(result); //30 

1.2.2 传递引用类型值

  在向参数传递引用类型的值时,会把这个值在内存中的地址复制给一个局部变量,因此这个局部变量的变化会反映在函数的外部。

function setName(obj) { 
 obj.name = "Nicholas"; 
} 
var person = new Object(); 
setName(person); 
alert(person.name); //"Nicholas" 

1.3 检测类型

1.3.1 typeof 操作符

  typeof 操作符用于检测基本类型值。

var s = "Nicholas"; 
var b = true; 
var i = 22; 
var u; 
var n = null; 
var o = new Object(); 
alert(typeof s); //string 
alert(typeof i); //number 
alert(typeof b); //boolean 
alert(typeof u); //undefined 
alert(typeof n); //object 
alert(typeof o); //object 

1.3.2 instanceof 操作符

  在检测一个引用类型值和 Object 构造函数时,instanceof 操作符始终会返回 true。当然,如果使用 instanceof 操作符检测基本类型的值,则该操作符始终会返回 false,因为基本类型不是对象。

alert(person instanceof Object); // 变量 person 是 Object 吗?
alert(colors instanceof Array); // 变量 colors 是 Array 吗?
alert(pattern instanceof RegExp); // 变量 pattern 是 RegExp 吗?

二、执行环境及作用域

2.1 基础概念

2.1.1 执行环境

  执行环境(有时也称为“环境”)是 JavaScript 中最为重要的一个概念。
  每个执行环境都有一个与之关联的变量对象,环境中定义的所有变量和函数都保存在这个对象中。全局执行环境是最外围的一个执行环境。每个函数都有自己的执行环境。

2.1.2 作用域链

  当代码在一个环境中执行时,会创建变量对象的一个作用域链(scope chain)。
  作用域链的前端,始终都是当前执行的代码所在环境的变量对象。作用域链中的下一个变量对象来自包含(外部)环境,而再下一个变量对象则来自下一个包含环境。这样,一直延续到全局执行环境;全局执行环境的变量对象始终都是作用域链中的最后一个对象。

2.1.3 标识符解析

  标识符解析是沿着作用域链一级一级地搜索标识符的过程。搜索过程始终从作用域链的前端开始,然后逐级地向后回溯,直至找到标识符为止(如果找不到标识符,通常会导致错误发生)。

2.2 JavaScript 没有块级作用域

if (true) { 
 var color = "blue"; 
} 
alert(color); //"blue" 

  这里是在一个 if 语句中定义了变量 color。如果是在 C、C++或 Java 中,color 会在 if 语句执行完毕后被销毁。但在 JavaScript 中,if 语句中的变量声明会将变量添加到当前的执行环境(在这里是全局环境)中。

for (var i=0; i < 10; i++){ 
 doSomething(i); 
} 
alert(i); //10 

  对于有块级作用域的语言来说,for 语句初始化变量的表达式所定义的变量,只会存在于循环的环境之中。
  而对于 JavaScript 来说,由 for 语句创建的变量 i 即使在 for 循环执行结束后,也依旧会存在于循环外部的执行环境中。

2.2.1 声明变量

  使用 var 声明的变量会自动被添加到最接近的环境中。在函数内部,var 声明的变量会被添加到函数的局部环境。
  如果初始化变量时没有使用 var 声明,该变量会自动被添加到全局环境。
  在严格模式下,初始化未经声明的变量会导致错误。

2.2.2 查询标识符

  搜索过程从作用域链的前端开始,向上逐级查询与给定名字匹配的标识符。如果在局部环境中找到了该标识符,搜索过程停止,变量就绪。
  如果在局部环境中没有找到该变量名,则继续沿作用域链向上搜索。搜索过程将一直追溯到全局环境的变量对象。
  如果在全局环境中也没有找到这个标识符,则意味着该变量尚未声明。

三、垃圾收集

  JavaScript 具有自动垃圾收集机制,也就是说,执行环境会负责管理代码执行过程中使用的内存。
  垃圾收集机制的原理: 找出那些不再继续使用的变量,然后释放其占用的内存。为此,垃圾收集器会按照固定的时间间隔(或代码执行中预定的收集时间),周期性地执行这一操作。
  下面我们来分析一下函数中局部变量的正常生命周期。局部变量只在函数执行的过程中存在。而在这个过程中,会为局部变量在栈(或堆)内存上分配相应的空间,以便存储它们的值。然后在函数中使用这些变量,直至函数执行结束。此时,局部变量就没有存在的必要了,因此可以释放它们的内存以供将来使用。
  在这种情况下,很容易判断变量是否还有存在的必要,但并非所有情况下都这么容易就能得出结论。垃圾收集器必须跟踪哪个变量有用哪个变量没用,对于不再有用的变量打上标记,以备将来收回其占用的内存。用于标识无用变量的方法有很多,但具体到浏览器中的实现,则通常有两个策略。

3.1 标记清除

  JavaScript 中最常用的垃圾收集方式是标记清除。
  当变量进入环境(例如,在函数中声明一个变量)时,就将这个变量标记为“进入环境”。
  从逻辑上讲,永远不能释放进入环境的变量所占用的内存,因为只要执行流进入相应的环境,就可能会用到它们。
  而当变量离开环境时,则将其标记为“离开环境”。
  垃圾收集器在运行的时候会给存储在内存中的所有变量都加上标记(当然,可以使用任何标记方式)。然后,它会去掉环境中的变量以及被环境中的变量引用的变量的标记。而在此之后再被加上标记的变量将被视为准备删除的变量,原因是环境中的变量已经无法访问到这些变量了。
  最后,垃圾收集器完成内存清除工作,销毁那些带标记的值并回收它们所占用的内存空间。
  到 2008 年为止,IE、Firefox、Opera、Chrome 和 Safari 的 JavaScript 实现使用的都是标记清除式的垃圾收集策略(或类似的策略),只不过垃圾收集的时间间隔互有不同。

3.2 引用计数

3.2.1 什么是引用计数

  另一种不太常见的垃圾收集策略叫做引用计数。
  引用计数的含义是跟踪记录每个值被引用的次数。
  当声明了一个变量并将一个引用类型值赋给该变量时,则这个值的引用次数就是 1。
  如果同一个值又被赋给另一个变量,则该值的引用次数加 1。
  相反,如果包含对这个值引用的变量又取得了另外一个值,则这个值的引用次数减 1。
  当这个值的引用次数变成 0 时,则说明没有办法再访问这个值了,因而就可以将其占用的内存空间回收回来。
  这样,当垃圾收集器下次再运行时,它就会释放那些引用次数为零的值所占用的内存。

3.2.2 引用计数的缺陷 ---- 循环引用

  循环引用指的是对象 A 中包含一个指向对象 B 的指针,而对象 B 中也包含一个指向对象 A 的引用。
  请看下面这个例子:

function problem(){ 
 var objectA = new Object(); 
 var objectB = new Object(); 
 objectA.someOtherObject = objectB; 
 objectB.anotherObject = objectA; 
} 

  在这个例子中,objectA 和 objectB 通过各自的属性相互引用;也就是说,这两个对象的引用次数都是 2。
  当函数执行完毕后,objectA 和 objectB 还将继续存在,因为它们的引用次数永远不会是 0。
  假如这个函数被重复多次调用,就会导致大量内存得不到回收。

3.2.3 手工断开循环引用

  为了避免循环引用问题,最好是在不使用它们的时候手工断开相互引用的连接。例如,可以使用下面的代码消除前面例子创建的循环引用:

objectA.someOtherObject = null; 
objectB.anotherObject = null; 

  将变量设置为 null 意味着切断变量与它此前引用的值之间的连接。当垃圾收集器下次运行时,就会删除这些值并回收它们占用的内存。

3.3 管理内存 ---- 解除引用

  JavaScript在进行内存管理及垃圾收集时面临最主要的一个问题,就是分配给 Web浏览器的可用内存数量通常要比分配给桌面应用程序的少。这样做的目的主要是出于安全方面的考虑,目的是防止运行 JavaScript 的网页耗尽全部系统内存而导致系统崩溃。
  内存限制问题不仅会影响给变量分配内存,同时还会影响调用栈以及在一个线程中能够同时执行的语句数量。因此,确保占用最少的内存可以让页面获得更好的性能。
  优化内存占用的最佳方式,就是为执行中的代码只保存必要的数据。一旦数据不再有用,最好通过将其值设置为 null 来释放其引用——这个做法叫做 解除引用(dereferencing)。这一做法适用于大多数全局变量和全局对象的属性。
  局部变量会在它们离开执行环境时自动被解除引用,如下面这个例子所示:

function createPerson(name){ 
 var localPerson = new Object(); 
 localPerson.name = name; 
 return localPerson; 
} 
var globalPerson = createPerson("Nicholas"); 
// 手工解除 globalPerson 的引用
globalPerson = null; 

  注意: 解除一个值的引用并不意味着自动回收该值所占用的内存。解除引用的真正作用是让值脱离执行环境,以便垃圾收集器下次运行时将其回收。

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