编译原理
编译还是解释&＃xff1f;
编程语言分为编译型语言和解释型语言两种&＃xff0c;编译型语言的源代码在执行之前要进行完全编译&＃xff0c;例如 Java &＃xff0c;如果要运行&＃xff0c;就需要 Java 虚拟机( JVM )把源代码转换为具体平台上的机器指令去执行。而解释型语言&＃xff0c;一边解释一边执行&＃xff0c;很明显执行速度会慢于编译型语言。 鉴于 Javascript 在前端执行&＃xff0c;并且只是做一些简单的表单验证等工作&＃xff0c;所以&＃xff0c;长期以来&＃xff0c;市面上的浏览器引擎都是将 Javascript 作为解释型语言去运行。然而&＃xff0c;在过去的几年&＃xff0c;Javascript 受到了更加广泛的应用&＃xff0c;引擎对 Javascript 的处理速度也变得更加重要。谷歌的 V8 引擎就是为解决这一问题而诞生的。
V8 引擎引入了 Java 虚拟机技术&＃xff0c;在代码执行前&＃xff0c;将源代码编译生成机器码&＃xff0c;并使用隐藏类、内联缓存等技术来提高性能&＃xff0c;从而让 Javascript 在 V8 引擎下的运行速度大幅度提高。与传统编译型语言不同的是&＃xff0c;Javascript 的编译工作发生在运行时&＃xff0c;也就是代码执行前的几微妙时间内&＃xff0c;而且代码并非一次性完全编译&＃xff0c;而是在某些代码需要执行时&＃xff0c;才会进行编译。
我写的整个" 深入挖掘系列 “手记&＃xff0c;都是基于 V8 引擎的&＃xff0c;因此很多理论与其他引擎的” 运行时 "理论会略有不同。希望此系列手记&＃xff0c;可以起到抛砖引玉的作用。
隐藏类和内联缓存
根据 V8 引擎的运行时理论&＃xff0c;代码在编译阶段&＃xff0c;最主要的工作就是确定标识符的位置( 作用域链 )和类型( 原型链 )&＃xff0c;等到代码执行时&＃xff0c;不再需要进行额外的查找&＃xff0c;几个机器指令即可完成&＃xff0c;节省了大量时间。但与 Java 这种静态类型语言稍有不同&＃xff0c;Javascript 是一种动态类型语言&＃xff0c;即标识符的数据类型在编译阶段无法确定。大多数 Javascript 引擎选择通过字符串匹配来查找属性值&＃xff0c;每一次访问某个属性&＃xff0c;都需要重新找到其在内存中的位置。如果属性值存取十分频繁&＃xff0c;会严重影响性能。为了突破 Javascript 这种天生的缺陷&＃xff0c;V8 引擎采用了隐藏类和内联缓存相结合的机制。这种机制将那些具有相同属性名的对象划归为一类&＃xff0c;并把初次查找的属性值缓存起来&＃xff0c;当下次查找的时候&＃xff0c;优先比较当前对象是否是之前的隐藏类&＃xff0c;如果是&＃xff0c;就直接使用&＃xff0c;如果不是&＃xff0c;就再创建一个隐藏类&＃xff0c;并缓存起来。
内存管理
内存分配
*以下内容&＃xff0c;对象默认包括 Number、Boolean 和 String 这三种包装对象。
首先&＃xff0c;V8 引擎在内存使用上&＃xff0c;针对不同的操作系统做了相应的限制&＃xff1a;32位操作系统约为700M&＃xff0c;64为操作系统约为1.4G。 其次&＃xff0c;V8 引擎在内存划分上大致可以分为栈内存和堆内存&＃xff1a;栈的优势是&＃xff0c;存取速度比堆要快&＃xff0c;但缺点是&＃xff0c;存在栈中的数据大小与生命周期必须是确定的&＃xff1b;堆的优势是&＃xff0c;可以动态分配内存&＃xff0c;数据的生命周期也没有限制&＃xff0c;但缺点是&＃xff0c;由于要在运行时动态分配内存&＃xff0c;存取速度较慢。堆是垃圾收集器活动的区域。
栈内存
在 V8 引擎中&＃xff0c;大部分的对象都是直接创建在堆上。但是&＃xff0c;如果确定一个对象不会逃逸出方法外( 数据大小与生命周期确定 )&＃xff0c;那就让这个对象在栈上分配内存&＃xff0c;对象占用的内存也会随着方法的销毁而销毁。保存在栈上&＃xff0c;从而减少了临时对象在堆上的分配数量。
堆内存
V8 引擎将堆内存细分为几个不同功能的空间&＃xff1a;
- 新生代内存区&＃xff1a;新创建的对象被分配到这里&＃xff0c;属于临时区域。
- 老生代内存区&＃xff1a;临时区域的对象达到一定的生存率之后&＃xff0c;就会被分配到这个区域&＃xff0c;主要包括引用值和仍然在使用的基本值( 闭包或全局 )。
- 大对象内存区&＃xff1a;当数据需要 1M 以上的空间&＃xff0c;体积较大&＃xff0c;就会被分配到这个区域。
如果再细分&＃xff0c;新生代内存区又被平分为两部分&＃xff0c;From 区和 To 区&＃xff0c;任意时刻只有一个区域的内存被使用。下面" 内存回收 "会详细讲解。其实&＃xff0c;无论如何细分&＃xff0c;目的只有一个&＃xff1a;更快的分配内存和回收内存。
内存回收
回收范围
栈内存不需要进行内存回收&＃xff0c;因为存在栈中的数据会随着局部环境的销毁而自动清除&＃xff0c;因此只有堆需要内存回收。
如何判断对象不再使用
某个对象已经离开执行环境&＃xff0c;并且不再被任何变量引用&＃xff0c;就可将其占用的空间释放。
内存回收常用算法
1、标记清除
标记清除是目前主流的内存回收的算法&＃xff0c;主要分为两个阶段&＃xff1a;标记阶段和清除阶段。这种算法的思想是标记不再使用的对象&＃xff0c;然后在清除阶段回收其内存。
2、标记整理
标记整理首先对所有对象进行一次标记&＃xff0c;将还在使用的对象压缩到内存的一端&＃xff0c;之后&＃xff0c;直接清理掉不再使用的内存。
3、复制算法
复制算法将现有的内存空间平分为两部分&＃xff0c;每次只使用其中一部分&＃xff0c;假设为 From 区和 To 区。创建对象时&＃xff0c;会在 From 区分配内存&＃xff0c;当垃圾收集器运行时&＃xff0c;如果 From 区的对象还在使用&＃xff0c;就会被复制到 To 区( 数据体积超过 1M 以上&＃xff0c;会直接进入大对象内存区 )&＃xff0c;之后&＃xff0c; From 区的内存可以直接释放。这一系列完成后&＃xff0c;From 区和 To 区会进行角色互换&＃xff0c;继续下一次内存回收。
垃圾收集器
Javascript 是具有自动垃圾收集机制的编程语言&＃xff0c;内存分配与内存回收完全是自动化管理。自动垃圾收集机制的最大特点是按固定时间间隔&＃xff0c;周期性的执行内存回收。但 Javascript 的垃圾收集器也有自己的特点&＃xff1a;首先&＃xff0c;Javascript 是单线程语言&＃xff0c;因此垃圾收集器是串行内存回收&＃xff0c;而多线程语言大多是并行内存回收&＃xff1b;其次&＃xff0c;垃圾收集器在运行时&＃xff0c;会独占 CPU&＃xff0c;主线程暂停执行。长时间暂停必然影响用户体验&＃xff0c;因此 V8 引擎引入了" 标记增量 "的概念&＃xff0c;即&＃xff0c;将原本一口气完成的内存回收&＃xff0c;分步完成&＃xff0c;与主线程程序交替进行。
V8 引擎的分代式垃圾回收机制
这种机制将堆内存分为新生代和老生代&＃xff0c;并针对两种内存执行不同的算法。
- 新生代内存&＃xff1a;串行 - 复制算法&＃xff0c;并独占 CPU&＃xff0c;垃圾收集器运行最为频繁。
- 老生代内存&＃xff1a;串行 - 标记清除 - 标记整理&＃xff0c;并独占 CPU。
- 大对象内存区也属于老生代&＃xff0c;因此同样适用老生代内存回收的算法&＃xff0c;垃圾收集器运行最为不频繁。
内存泄漏
不再使用的内存&＃xff0c;没有得到及时释放&＃xff0c;就叫做内存泄漏。
常见的内存泄漏
1、意外的全局变量
在函数内部没有使用 var 关键字声明变量或者 this 意外绑定 window &＃xff0c;会创建全局变量&＃xff0c;造成内存泄漏。
例子&＃xff1a;
function fn() {this.name &＃61; "Tom";age &＃61; 20;
}
fn();
console.log(name); //输出&＃xff1a;Tom
console.log(age); //输出&＃xff1a;20
*全局变量一直处于全局环境&＃xff0c;内存不会释放&＃xff0c;建议不要储存过大的数据。
2、闭包
闭包会使一些变量无法被及时销毁&＃xff0c;造成内存泄漏。
例子&＃xff1a;
function fn() {var n &＃61; 999;return function() {console.log(n);}
}
var f &＃61; fn();
f(); //输出&＃xff1a;999
*关于闭包是否会造成内存泄漏&＃xff0c;一直有争议。个人认为&＃xff0c;内存泄露并非闭包的问题。我们会选择主动把一些变量封闭在闭包中&＃xff0c;主要考虑的是在不污染全局环境的前提下&＃xff0c;以后还会需要使用这些变量&＃xff0c;这些变量占用的内存并非是没有用的。所以&＃xff0c;闭包并不符合内存泄漏的定义。
3、引用计数垃圾收集机制
引用计数的主要思想是跟踪对象被引用的次数&＃xff0c;目前主流引擎都不再使用这种机制。它最大的缺陷是容易造成循环引用&＃xff0c;导致内存得不到回收。
*由于 IE9 之前的浏览器采用引用计数垃圾收集机制&＃xff0c;所以非常容易出现内存泄漏的问题&＃xff0c;但目前的浏览器早已抛弃这种过时的算法&＃xff0c;那些早期 IE 浏览器特有的内存泄漏的例子&＃xff0c;这里就不再叙述了。
如有错误&＃xff0c;欢迎指正&＃xff0c;本人不胜感激。
作者&＃xff1a;为爱心太软
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