帶你解讀JavaScript中的變量、作用域和內存問題
一、基本類型和引用類型的值
基本類型值:簡單的數據段;
引用類型值:多個值構成的對象;
回顧:
基本數據類型:undefined;null;number;boolean;string;按照值訪問的,可以操作保存在變量中的實際的值;
引用數據類型:例如Array;不能直接訪問值,它是保存在內存中的對象;
JavaScript不允許直接訪問內存中的位置;即不能直接操作對象的內存空間;
我們在操作對象時,其實是操作對象的引用,而不是對象;
注意:如果我們復制保存著某個對象的變量時,那么兩個變量就會指向同一個對象,當我們?yōu)閷ο筇砑訉傩詴r,操作的就是實際的對象;
1.1 動態(tài)的屬性
引用類型
var person = new Object() // 創(chuàng)建一個對象person.name = '張三' // 設置對象屬性console.log(person.name) // 輸出對象屬性
這個屬性會一直伴隨著對象,除非對象銷毀,否則該屬性會一直存在;
基本類型
var name = 'Nick'name.age = 20console.log(name.age) // undefined
只有引用值可以動態(tài)添加后面可以使用的屬性;
1.2 復制變量值
基本類型
var s = 'hello'var s1 = sconsole.log(s1) // 'hello'console.log(s1 == s) // true
解釋:
再新創(chuàng)建一個變量s1,它的值和s一樣,都是字符型'hello',所以s1 == s;兩者完全獨立,互不干擾;
引用類型
var obj1 = new Object()var obj2 = obj1obj1.name = 'nick'console.log(obj2.name)console.log(obj2 == obj1)
圖示:
我們的變量名obj1儲存的是一個對象的引用,它指向堆里面的一個對象(object),通過復制,我們只是復制了一個變量obj2,它的指向和obj1一樣都是指向object,所以設置完obj1.name = 'nick',之后修改的是指向的對象的屬性,由于obj2也是指向這個對象,所以obj2.name = 'nick';
1.3 傳遞參數
函數的傳參類似于我們變量的復制,我們來查看一下;
1.3.1 基本類型的傳參
解釋:參數作為函數的局部變量,其實并不會對全局變量造成影響,所以count還是20;
1.3.2 引用類型的傳參
解釋:此處obj和obj1引用的是同一個對象;那么問題來了,針對于引用類型,參數的傳遞是按照值還是按照引用呢?看下面的例子:
這里如果是按照引用傳遞,obj1的指向應該變成函數內部創(chuàng)建的對象,并且其age值為21,但是實際輸出為20,說明即使在函數內部修改了參數的值,其原始引用仍未改變;
函數內部創(chuàng)建的obj會隨著函數調用結束而被銷毀;
二、作用域
2.1 執(zhí)行環(huán)境和作用域
執(zhí)行環(huán)境: 定義了變量或函數有權訪問的其它數據,決定了它們的行為。
全局執(zhí)行環(huán)境是最外層的執(zhí)行環(huán)境。根據 ECMAScript實現的宿主環(huán)境,表示全局執(zhí)行環(huán)境的對象可能不一樣。在瀏覽器中,全局執(zhí)行環(huán)境就是我們常說的 window 對象。
執(zhí)行環(huán)境中的代碼在執(zhí)行的時候,會創(chuàng)建變量對象的一個作用域鏈(scope chain)。這個作用域鏈決定了各級上下文中的代碼在訪問變量和函數時的順序。
代碼正在執(zhí)行的執(zhí)行環(huán)境的變量對象始終位于作用域鏈的最前端。如果上下文是函數,則其活動對象(activation object)用作變量對象;顒訉ο笞畛踔挥幸粋定義變量:arguments 。(全局執(zhí)行環(huán)境中沒有這個變量。)
作用域鏈中的下一個變量對象來自包含執(zhí)行環(huán)境,再下一個對象來自再下一個包含執(zhí)行環(huán)境。以此類推直至全局執(zhí)行環(huán)境;全局執(zhí)行環(huán)境的變量對象始終是作用域鏈的最后一個變量對象。
代碼執(zhí)行時的標識符解析是通過沿作用域鏈逐級搜索標識符名稱完成的。搜索過程始終從作用域鏈的最前端開始,然后逐級往后,直到找到標識符。(如果沒有找到標識符,那么通常會報錯。)
以上代碼涉及 3 個執(zhí)行環(huán)境:全局執(zhí)行環(huán)境、 changeColor() 的局部執(zhí)行環(huán)境和 swapColors() 的局部執(zhí)行環(huán)境。全局執(zhí)行環(huán)境中有一個變量 color 和一個函數 changeColor() 。changeColor() 的局部執(zhí)行環(huán)境中有一個變量 anotherColor 和一個函數 swapColors() ,但在這里可以訪問全局上下文中的變量 color 。其它函數同理;
2.2 延長作用域鏈
雖然執(zhí)行環(huán)境主要有全局環(huán)境和局部環(huán)境兩種,但有其他方式來延長作用域鏈。某些語句會導致在作用域鏈前端臨時添加一個變量對象,這個對象在代碼執(zhí)行后會被刪除。通常在兩種情況下會出現這個現象,即代碼執(zhí)行到下面任意一種情況時:
try / catch 語句的 catch 塊;
with 語句;
這兩種情況下,都會在作用域鏈前端添加一個變量對象。對 with 語句來說,會向作用域鏈前端添加指定的對象;對 catch 語句而言,則會創(chuàng)建一個新的變量對象,這個變量對象會包含要拋出的錯誤對象的聲明。如下所示:
這里, with 語句接收 location 對象,因此 location 會被添加到作用域鏈前端。buildUrl() 函數中定義了一個變量 qs 。當 with 語句中的代碼引用變量 href 時,實際上引用的是location.href ,也就是自己變量對象的屬性。在引用 qs 時,引用的則是定義在buildUrl() 中的那個變量,它位于函數環(huán)境的變量對象中;至于with語句內部,則定義了一個url的變量,因而url變成函數執(zhí)行環(huán)境的一部分,可以作為函數的值被返回;
2.3 沒有塊級作用域
這里我們很疑惑,這個color在{}中,不應該是局部變量嗎?為什么在全局中也能夠輸出;
解釋:在這里if語句聲明的變量將會添加到當前的執(zhí)行環(huán)境(即全局環(huán)境),使用for語句也是一樣;
聲明變量
使用var聲明的變量會被自動添加到最接近的環(huán)境中,在函數內部聲明,最接近的環(huán)境就是函數的局部環(huán)境;在with語句中,最接近的環(huán)境就是函數環(huán)境;如果沒有使用var聲明變量,那么就會自動添加到全局環(huán)境中;
這里原因就不做過多解釋了,但是如果我們在該函數內部省略var,直接聲明sum,那么在函數外部也是可以輸出sum的,因為此時他就是一個全局變量;
在JavaScript中,不聲明而直接初始化變量是一種錯誤做法;
三、垃圾回收
3.1 垃圾回收機制
JavaScript 是使用垃圾回收的語言,也就是說執(zhí)行環(huán)境負責在代碼執(zhí)行時管理內存。JavaScript 通過自動內存管理實現內存分配和閑置資源回收。
基本過程:確定某個變量不會再使用,然后釋放它占用的內存。
這個過程是周期性的,即垃圾回收程序每隔一定時間就會自動運行。垃圾回收過程是一個近似且不完美的方案,因為某塊內存是否還有用,屬于“不可判定的”問題,意味著靠算法是解決不了的。
3.2 性能問題
垃圾回收程序會周期性運行,如果內存中分配了很多變量,則可能造成性能損失,因此垃圾回收的時間調度很重要。尤其是在內存有限的移動設備上,垃圾回收有可能會明顯拖慢渲染的速度和幀速率。
現代垃圾回收程序會基于對 JavaScript 運行時環(huán)境的探測來決定何時運行。探測機制因引擎而異,但基本上都是根據已分配對象的大小和數量來判斷的。
由于調度垃圾回收程序方面的問題會導致性能下降,它的策略是根據分配數,比如分配了 256 個變量、4096 個對象/數組字面量和數組槽位(slot),或者 64KB 字符串。只要滿足其中某個條件,垃圾回收程序就會運行。
這樣實現的問題在于,分配那么多變量的腳本,很可能在其整個生命周期內始終需要那么多變量,結果就會導致垃圾回收程序過于頻繁地運行。
由于對性能的嚴重影響,IE7最終更新了垃圾回收程序。IE7 發(fā)布后,JavaScript 引擎的垃圾回收程序被調優(yōu)為動態(tài)改變分配變量、字面量或數組槽位等會觸發(fā)垃圾回收的閾值。IE7 的起始閾值都與 IE6 的相同。如果垃圾回收程序回收的內存不到已分配的 15%,這些變量、字面量或數組槽位的閾值就會翻倍。如果有一次回收的內存達到已分配的 85%,則閾值重置為默認值。這么一個簡單的修改,極大地提升了重度依賴 JavaScript 的網頁在瀏覽器中的性能。
3.3 管理內存
為什么需要管理內存?
在使用垃圾回收的編程環(huán)境中,JavaScript 運行在一個內存管理與垃圾回收都很特殊的環(huán)境。分配給瀏覽器的內存通常比分配給桌面軟件的要少很多,分配給移動瀏覽器的就更少了。這更多出于安全考慮而不是別的,就是為了避免運行大量 JavaScript 的網頁耗盡系統(tǒng)內存而導致操作系統(tǒng)崩潰。這個內存限制不僅影響變量分配,也影響調用棧以及能夠同時在一個線程中執(zhí)行的語句數量。
接觸引用
將內存占用量保持在一個較小的值可以讓頁面性能更好。優(yōu)化內存占用的最佳手段就是保證在執(zhí)行代碼時只保存必要的數據。如果數據不再必要,那么把它設置為 null ,從而釋放其引用。
局部變量在超出作用域后會被自動解除引用,如下所示:
在上面的代碼中,變量 globalPerson 保存著 createPerson() 函數調用返回的值。在 createPerson()內部, localPerson 創(chuàng)建了一個對象并給它添加了一個 name 屬性。然后, localPerson 作為函數值被返回,并被賦值給 globalPerson 。localPerson 在 createPerson() 執(zhí)行完成超出執(zhí)行環(huán)境后會自動被解除引用,不需要顯式處理。但 globalPerson 是一個全局變量,應該在不再需要時手動解除其引用,最后一行就是這么做的。不過要注意,解除對一個值的引用并不會自動導致相關內存被回收。解除引用的關鍵在于確保相關的值已經不在執(zhí)行環(huán)境里了,因此它在下次垃圾回收時會被回收。
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