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作者：
Abhijeet Bhattacharya (abhbhatt@in.ibm.com), 系統(tǒng)軟件工程師, IBM India
Kiran Shivarama Shivarama Sundar (kisundar@in.ibm.com), 系統(tǒng)軟件工程師, IBM India
2007 年 5 月 28 日
如果您知道內(nèi)存泄漏的起因，那么在 JavaScript 中進行相應(yīng)的防范就應(yīng)該相當(dāng)容易。在這篇文章中，作者 Kiran Sundar 和 Abhijeet Bhattacharya 將帶您親歷 JavaScript 中的循環(huán)引用的全部基本知識，向您介紹為何它們會在某些瀏覽器中產(chǎn)生問題，尤其是在結(jié)合了閉包的情況下。在了解了您應(yīng)該引起注意的常見內(nèi)存泄漏模式之后，您還將學(xué)到應(yīng)對這些泄漏的諸多方法。
JavaScript 是用來向 Web 頁面添加動態(tài)內(nèi)容的一種功能強大的腳本語言。它尤其特別有助于一些日常任務(wù)，比如驗證密碼和創(chuàng)建動態(tài)菜單組件。JavaScript 易學(xué)易用，但卻很容易在某些瀏覽器中引起內(nèi)存的泄漏。在這個介紹性的文章中，我們解釋了 JavaScript 中的泄漏由何引起，展示了常見的內(nèi)存泄漏模式，并介紹了如何應(yīng)對它們。
注意本文假設(shè)您已經(jīng)非常熟悉使用 JavaScript 和 DOM 元素來開發(fā) Web 應(yīng)用程序。本文尤其適合使用 JavaScript 進行 Web 應(yīng)用程序開發(fā)的開發(fā)人員，也可供有興趣創(chuàng)建 Web 應(yīng)用程序的客戶提供瀏覽器支持以及負(fù)責(zé)瀏覽器故障排除的人員參考。
JavaScript 中的內(nèi)存泄漏
JavaScript 是一種垃圾收集式語言，這就是說，內(nèi)存是根據(jù)對象的創(chuàng)建分配給該對象的，并會在沒有對該對象的引用時由瀏覽器收回。JavaScript 的垃圾收集機制本身并沒有問題，但瀏覽器在為 DOM 對象分配和恢復(fù)內(nèi)存的方式上卻有些出入。
InterNET Explorer 和 Mozilla Firefox 均使用引用計數(shù)來為 DOM 對象處理內(nèi)存。在引用計數(shù)系統(tǒng)，每個所引用的對象都會保留一個計數(shù)，以獲悉有多少對象正在引用它。如果計數(shù)為零，該對象就會被銷毀，其占用的內(nèi)存也會返回給堆。雖然這種解決方案總的來說還算有效，但在循環(huán)引用方面卻存在一些盲點。
循環(huán)引用的問題何在？
當(dāng)兩個對象互相引用時，就構(gòu)成了循環(huán)引用，其中每個對象的引用計數(shù)值都被賦 1。在純垃圾收集系統(tǒng)中，循環(huán)引用問題不大：若涉及到的兩個對象中的一個對象被任何其他對象引用，那么這兩個對象都將被垃圾收集。而在引用計數(shù)系統(tǒng)，這兩個對象都不能被銷毀，原因是引用計數(shù)永遠(yuǎn)不能為零。在同時使用了垃圾收集和引用計數(shù)的混合系統(tǒng)中，將會發(fā)生泄漏，因為系統(tǒng)不能正確識別循環(huán)引用。在這種情況下，DOM 對象和 JavaScript 對象均不能被銷毀。清單 1 顯示了在 JavaScript 對象和 DOM 對象間存在的一個循環(huán)引用。
清單 1. 循環(huán)引用導(dǎo)致了內(nèi)存泄漏
<html> <body> <script type="text/Javascript"> document.write("circular references between JavaScript and DOM!"); var obj; window.onload = function(){ obj=document.getElementById("DivElement"); document.getElementById("DivElement").expandoProperty=obj; obj.bigString=new Array(1000).join(new Array(2000).join("XXXXX")); }; </script> <div id="DivElement">Div Element</div> </body> </html> |
如上述清單中所示，JavaScript 對象
obj 擁有到 DOM 對象的引用，表示為 DivElement。而 DOM 對象則有到此 JavaScript 對象的引用，由 expandoProperty 表示。可見，JavaScript 對象和 DOM 對象間就產(chǎn)生了一個循環(huán)引用。由于 DOM 對象是通過引用計數(shù)管理的，所以兩個對象將都不能銷毀。另一種內(nèi)存泄漏模式
在清單 2 中，通過調(diào)用外部函數(shù) myFunction 創(chuàng)建循環(huán)引用。同樣，JavaScript 對象和 DOM 對象間的循環(huán)引用也會導(dǎo)致內(nèi)存泄漏。
清單 2. 由外部函數(shù)調(diào)用引起的內(nèi)存泄漏
<html> <head> <script type="text/Javascript"> document.write(" object s between JavaScript and DOM!"); function myFunction(element) { this.elementReference = element; // This code forms a circular reference here //by DOM-->JS-->DOM element.expandoProperty = this; } function Leak() { //This code will leak new myFunction(document.getElementById("myDiv")); } </script> </head> <body onload="Leak()"> <div id="myDiv"></div> </body> </html> |
正如這兩個代碼示例所示，循環(huán)引用很容易創(chuàng)建。在 JavaScript 最為方便的編程結(jié)構(gòu)之一：閉包中，循環(huán)引用尤其突出。
JavaScript 中的閉包
JavaScript 的過人之處在于它允許函數(shù)嵌套。一個嵌套的內(nèi)部函數(shù)可以繼承外部函數(shù)的參數(shù)和變量，并由該外部函數(shù)私有。清單 3 顯示了內(nèi)部函數(shù)的一個示例。
清單 3. 一個內(nèi)部函數(shù)
function parentFunction(paramA) { var a = paramA; function childFunction() { return a + 2; } return childFunction(); } |
JavaScript 開發(fā)人員使用內(nèi)部函數(shù)來在其他函數(shù)中集成小型的實用函數(shù)。如清單 3 所示，此內(nèi)部函數(shù)
childFunction 可以訪問外部函數(shù) parentFunction 的變量。當(dāng)內(nèi)部函數(shù)獲得和使用其外部函數(shù)的變量時，就稱其為一個閉包。了解閉包
考慮如清單 4 所示的代碼片段。
清單 4. 一個簡單的閉包
<html> <body> <script type="text/Javascript"> document.write("Closure Demo!!"); window.onload= function closureDemoParentFunction(paramA) { var a = paramA; return function closureDemoInnerFunction (paramB) { alert( a +" "+ paramB); }; }; var x = closureDemoParentFunction("outer x"); x("inner x"); </script> </body> </html> |
在上述清單中，
closureDemoInnerFunction 是在父函數(shù) closureDemoParentFunction 中定義的內(nèi)部函數(shù)。當(dāng)用外部的 x 對 closureDemoParentFunction 進行調(diào)用時，外部函數(shù)變量 a 就會被賦值為外部的 x。函數(shù)會返回指向內(nèi)部函數(shù) closureDemoInnerFunction 的指針，該指針包括在變量 x 內(nèi)。外部函數(shù) closureDemoParentFunction 的本地變量 a 即使在外部函數(shù)返回時仍會存在。這一點不同于 C/C++ 這樣的編程語言，在 C/C++ 中，一旦函數(shù)返回，本地變量也將不復(fù)存在。在 JavaScript 中，在調(diào)用 closureDemoParentFunction 的時候，帶有屬性 a 的范圍對象將會被創(chuàng)建。該屬性包括值 paramA，又稱為“外部 x”。同樣地，當(dāng) closureDemoParentFunction 返回時，它將會返回內(nèi)部函數(shù) closureDemoInnerFunction，該函數(shù)包括在變量 x 中。
由于內(nèi)部函數(shù)持有到外部函數(shù)的變量的引用，所以這個帶屬性 a 的范圍對象將不會被垃圾收集。當(dāng)對具有參數(shù)值 inner x 的 x 進行調(diào)用時，即 x("inner x")，將會彈出警告消息，表明 “outer x innerx”。
清單 4 簡要解釋了 JavaScript 閉包。閉包功能非常強大，原因是它們使內(nèi)部函數(shù)在外部函數(shù)返回時也仍然可以保留對此外部函數(shù)的變量的訪問。不幸的是，閉包非常易于隱藏 JavaScript 對象 和 DOM 對象間的循環(huán)引用。
閉包和循環(huán)引用
在清單 5 中，可以看到一個閉包，在此閉包內(nèi)，JavaScript 對象（obj）包含到 DOM 對象的引用（通過 id "element" 被引用）。而 DOM 元素則擁有到 JavaScript obj 的引用。這樣建立起來的 JavaScript 對象和 DOM 對象間的循環(huán)引用將會導(dǎo)致內(nèi)存泄漏。
清單 5. 由事件處理引起的內(nèi)存泄漏模式
<html> <body> <script type="text/Javascript"> document.write("Program to illustrate memory leak via closure"); window.onload=function outerFunction(){ var obj = document.getElementById("element"); obj.onclick=function innerFunction(){ alert("Hi! I will leak"); }; obj.bigString=new Array(1000).join(new Array(2000).join("XXXXX")); // This is used to make the leak significant }; </script> <button id="element">Click Me</button> </body> </html> |
避免內(nèi)存泄漏
幸好，JavaScript 中的內(nèi)存泄漏是可以避免的。當(dāng)確定了可導(dǎo)致循環(huán)引用的模式之后，正如我們在上述章節(jié)中所做的那樣，您就可以開始著手應(yīng)對這些模式了。這里，我們將以上述的 由事件處理引起的內(nèi)存泄漏模式 為例來展示三種應(yīng)對已知內(nèi)存泄漏的方式。
一種應(yīng)對 清單 5 中的內(nèi)存泄漏的解決方案是讓此 JavaScript 對象 obj 為空，這會顯式地打破此循環(huán)引用，如清單 6 所示。
清單 6. 打破循環(huán)引用
<html> <body> <script type="text/Javascript"> document.write("Avoiding memory leak via closure by breaking the circular reference"); window.onload=function outerFunction(){ var obj = document.getElementById("element"); obj.onclick=function innerFunction() { alert("Hi! I have avoided the leak"); // Some logic here }; obj.bigString=new Array(1000).join(new Array(2000).join("XXXXX")); obj = null; //This breaks the circular reference }; </script> <button id="element">"Click Here"</button> </body> </html> |
清單 7 是通過添加另一個閉包來避免 JavaScript 對象和 DOM 對象間的循環(huán)引用。
清單 7. 添加另一個閉包
<html> <body> <script type="text/Javascript"> document.write("Avoiding a memory leak by adding another closure"); window.onload=function outerFunction(){ var anotherObj = function innerFunction() { // Some logic here alert("Hi! I have avoided the leak"); }; (function anotherInnerFunction(){ var obj = document.getElementById("element"); obj.onclick=anotherObj })(); }; </script> <button id="element">"Click Here"</button> </body> </html> |
清單 8 則通過添加另一個函數(shù)來避免閉包本身，進而阻止了泄漏。
清單 8. 避免閉包自身
<html> <head> <script type="text/Javascript"> document.write("Avoid leaks by avoiding closures!"); window.onload=function() { var obj = document.getElementById("element"); obj.onclick = doesNotLeak; } function doesNotLeak() { //Your Logic here alert("Hi! I have avoided the leak"); } </script> </head> <body> <button id="element">"Click Here"</button> </body> </html> |
結(jié)束語
本文解釋了循環(huán)引用是如何導(dǎo)致 JavaScript 中的內(nèi)存泄漏的 ―― 尤其是在結(jié)合了閉包的情況下。您還了解了涉及到循環(huán)引用的一些常見內(nèi)存泄漏模式以及應(yīng)對這些泄漏模式的幾種簡單方式。
作者簡介
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| | Abhijeet Bhattacharya 是 IBM 印度軟件實驗室的一名系統(tǒng)工程師。在過去三年中，他一直是 OS/2 IBM Web Browser 支持團隊中的一員。他也具有系統(tǒng)管理領(lǐng)域的相關(guān)經(jīng)驗，并參與過 IBM Pegasus 開源創(chuàng)新項目。他目前工作的重點包括分布式計算和 SARPC。他擁有 Rajiv Gandhi Technical University 的工程學(xué)士學(xué)位。 |
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| | Kiran Shivarama Sundar 是 IBM 印度軟件實驗室的一名系統(tǒng)工程師。在過去三年中，他一直是 OS/2 IBM Web Browser 支持團隊中的一員。他同時也具有諸多其他項目的工作經(jīng)驗，包括為 Apache Tuscany Open Source Project 開發(fā)命令行工具以及為 IBM 的 EPCIS 團隊開發(fā) RFIDIC Installer。目前，Kiran 加入了 IBM WebSphere Adapters 支持團隊，負(fù)責(zé)提供對 JMS 和 MQ 適配器的支持。他已成功獲得了 Sun Certified Java Programmer、Sun Certified Web Component Developer 和 Sun Certified Business Component Developer 的認(rèn)證。他目前所關(guān)注的領(lǐng)域包括 Java、J2EE、Web 服務(wù)和 SOA。他擁有 Visweshwaraya Technology University 的工程學(xué)士學(xué)位。 |
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