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JavaScript 垃圾回收与内存泄漏：原理与应对策略

article 2025/3/1 12:52:30

前言

正值春招火热招聘阶段，我近期在复习JavaScript的相关知识点，其中“垃圾回收与内存泄漏”知识点是前端面试中比较常见的内容，因此整理和总结一篇相关知识点文章和大家分享！

在 JavaScript 开发中，垃圾回收机制和内存泄漏是两个重要的概念。理解它们的工作原理和影响，可以帮助我们编写更高效、更稳定的代码。本文将深入探讨 JavaScript 中的垃圾回收机制，分析内存泄漏的成因，并提供一些实用的解决方法。

典型真题（文章底部有真题解答）

在面试中，你可能会遇到这样的问题：

请介绍一下 JavaScript 中的垃圾回收机制。

这个问题考察你对 JavaScript 运行时内存管理的理解。垃圾回收机制是 JavaScript 自动管理内存的核心方式，而内存泄漏则是开发中需要重点关注的问题。

一、什么是内存泄漏？

程序运行时需要占用内存资源。操作系统或运行时环境会根据程序的需求分配内存。然而，如果程序中不再使用的内存没有被及时释放，就会导致内存占用不断增加。轻则影响系统性能，重则导致程序崩溃。这种现象被称为内存泄漏。

在 JavaScript 中，内存泄漏通常是由于开发者未能正确管理变量引用或未释放不再使用的资源导致的。例如，全局变量、闭包、事件监听器等都可能成为内存泄漏的源头。

二、JavaScript 的垃圾回收机制

JavaScript 具有自动垃圾回收机制（Garbage Collection，简称 GC），这意味着开发者无需手动管理内存分配和释放。垃圾回收器会定期运行，找出不再使用的变量，并释放其占用的内存。

然而，垃圾回收机制并不是实时的，因为其运行开销较大，且会暂时中断其他操作。因此，垃圾回收器通常会在固定的时间间隔内周期性地执行。

1、标记清除算法

标记清除是 JavaScript 中最常用的垃圾回收策略。其工作原理如下：

标记阶段：垃圾回收器会遍历所有变量，并将“进入环境”的变量标记为“在用”。
清除阶段：垃圾回收器会遍历内存中的所有变量，清除那些未被标记的变量所占用的内存。

例如：

function test() {
    let a = { name: "Alice" }; // a 被标记为“进入环境”
    let b = { age: 25 };       // b 被标记为“进入环境”
}
test(); // 函数执行完毕后，a 和 b 被标记为“离开环境”，随后被回收

在标记清除算法中，垃圾回收器会定期检查哪些变量不再被引用，并释放其内存。这种机制的优点是简单高效，但缺点是可能会导致内存占用暂时增加，因为垃圾回收器需要时间来标记和清除变量。

2、引用计数算法

引用计数是另一种垃圾回收策略，它通过跟踪每个值的引用次数来决定是否回收内存。其工作原理如下：

当一个变量被赋值时，引用次数加 1。

当变量被重新赋值或销毁时，引用次数减 1。

当引用次数为 0 时，表示该变量不再被使用，垃圾回收器会释放其内存。

例如：

let a = { name: "Alice" }; // a 的引用次数为 1
let b = a;                 // a 的引用次数加 1，变为 2
b = { age: 25 };           // a 的引用次数减 1，变为 1
a = null;                  // a 的引用次数减 1，变为 0，随后被回收

引用计数算法的优点是简单直观，但它的缺点是无法处理循环引用的情况。例如：

function createLeak() {
    let a = {};
    let b = {};
    a.ref = b; // a 引用了 b
    b.ref = a; // b 引用了 a
}
createLeak();

在上述代码中，a 和 b 互相引用，即使它们已经离开作用域，引用计数算法也无法释放它们的内存，从而导致内存泄漏。

三、如何避免内存泄漏？

虽然 JavaScript 的垃圾回收机制可以自动管理内存，但开发者仍然需要通过合理的代码设计来避免内存泄漏。以下是一些常见的内存泄漏场景及其解决方法：

1. 避免全局变量

全局变量的生命周期与整个程序相同，因此它们占用的内存不会被释放。尽量使用局部变量，并在不再需要时手动释放它们。

// 错误示例：全局变量
let data = fetchData();
processData(data);

// 正确示例：局部变量
function processData() {
    let data = fetchData();
    // 处理数据
}

2. 合理使用闭包

闭包可以捕获外部变量，从而延长其生命周期。如果闭包捕获了不必要的变量，可能会导致内存泄漏。

// 错误示例：闭包捕获了不必要的变量
function createClosure() {
    let largeArray = new Array(10000).fill(0);
    return function() {
        console.log(largeArray.length); // 捕获了 largeArray
    };
}

// 正确示例：只捕获必要的变量
function createClosure() {
    let largeArray = new Array(10000).fill(0);
    let length = largeArray.length;
    return function() {
        console.log(length); // 只捕获了 length
    };
}

3. 清除事件监听器

事件监听器会捕获绑定的元素，如果不手动移除，可能会导致内存泄漏。

// 错误示例：未清除事件监听器
document.addEventListener("click", handleClick);

// 正确示例：清除事件监听器
document.addEventListener("click", handleClick);
document.removeEventListener("click", handleClick);

4. 避免循环引用

循环引用是引用计数算法的致命弱点。尽量避免在对象之间创建循环引用，或者使用 WeakMap 和 WeakSet 等弱引用类型来替代。

// 错误示例：循环引用
let a = {};
let b = {};
a.ref = b;
b.ref = a;

// 正确示例：使用 WeakMap
let weakMap = new WeakMap();
let a = {};
let b = {};
weakMap.set(a, b);
weakMap.set(b, a);

真题解答

请介绍一下 JavaScript 中的垃圾回收机制。

JavaScript 具有自动垃圾回收机制，垃圾回收器会定期运行，释放不再使用的内存。常见的垃圾回收算法包括：

标记清除算法：
- 工作原理：垃圾回收器会标记所有“进入环境”的变量，并清除那些未被标记的变量所占用的内存。
- 优点：简单高效，适用于大多数场景。
- 缺点：可能会导致内存占用暂时增加。
引用计数算法：
- 工作原理：通过跟踪每个值的引用次数来决定是否回收内存。当引用次数为 0 时，释放内存。
- 优点：简单直观，可以实时回收内存。
- 缺点：无法处理循环引用，容易导致内存泄漏。