内存空间

Wed, 06 Nov 2024 00:00:00 +0800

var a = 20;
var b = 'abc';
var c = true;
var d = { m: 20 }

因为JavaScript具有自动垃圾回收机制，所以对于前端开发来说，内存空间并不是一个经常被提及的概念，很容易被大家忽视。特别是很多不是计算机专业的朋友在进入到前端之后，会对内存空间的认知比较模糊，甚至有些人干脆就是一无所知。

当然也包括我自己。在很长一段时间里认为内存空间的概念在JS的学习中并不是那么重要。可是后我当我回过头来重新整理JS基础时，发现由于对它们的模糊认知，导致了很多东西我都理解得并不明白。比如最基本的引用数据类型和引用传递到底是怎么回事儿？比如浅复制与深复制有什么不同？还有闭包，原型等等。

因此后来我才渐渐明白，想要对JS的理解更加深刻，就必须对内存空间有一个清晰的认知。

在学习内存空间之前，我们需要对三种数据结构有一个直观的认知。他们分别是堆(heap)，栈(stack)与队列(queue)。

一、栈数据结构

与C/C++不同，JavaScript中并没有严格意义上区分栈内存与堆内存。因此我们可以简单粗暴的理解为JavaScript的所有数据都保存在堆内存中。但是在某些场景，我们仍然需要基于堆栈数据结构的思维来实现一些功能，比如JavaScript的执行上下文（关于执行上下文我会在下一篇文章中总结）。执行上下文的执行顺序借用了栈数据结构的存取方式。(也就是后面我们会经常提到的函数调用栈)。因此理解栈数据结构的原理与特点十分重要。

要简单理解栈的存取方式，我们可以通过类比乒乓球盒子来分析。如下图左侧。

这种乒乓球的存放方式与栈中存取数据的方式如出一辙。处于盒子中最顶层的乒乓球5，它一定是最后被放进去，但可以最先被使用。而我们想要使用底层的乒乓球1，就必须将上面的4个乒乓球取出来，让乒乓球1处于盒子顶层。这就是栈空间先进后出，后进先出的特点。图中已经详细的表明了栈空间的存储原理。

二、堆数据结构

堆数据结构是一种树状结构。它的存取数据的方式，则与书架与书非常相似。

书虽然也整齐的存放在书架上，但是我们只要知道书的名字，我们就可以很方便的取出我们想要的书，而不用像从乒乓球盒子里取乒乓一样，非得将上面的所有乒乓球拿出来才能取到中间的某一个乒乓球。好比在JSON格式的数据中，我们存储的key-value是可以无序的，因为顺序的不同并不影响我们的使用，我们只需要关心书的名字。

三、队列

在JavaScript中，理解队列数据结构的目的主要是为了清晰的明白事件循环（Event Loop）的机制到底是怎么回事。在后续的章节中我会详细分析事件循环机制。

队列是一种先进先出（FIFO）的数据结构。正如排队过安检一样，排在队伍前面的人一定是最先过检的人。用以下的图示可以清楚的理解队列的原理。

四、变量对象与基础数据类型

JavaScript的执行上下文生成之后，会创建一个叫做变量对象的特殊对象（具体会在下一篇文章与执行上下文一起总结），JavaScript的基础数据类型往往都会保存在变量对象中。

严格意义上来说，变量对象也是存放于堆内存中，但是由于变量对象的特殊职能，我们在理解时仍然需要将其于堆内存区分开来。

基础数据类型都是一些简单的数据段，JavaScript中有5中基础数据类型，分别是Undefined、Null、Boolean、Number、String。基础数据类型都是按值访问，因为我们可以直接操作保存在变量中的实际的值。

ES6中新加了一种基础数据类型Symbol，可以先不用考虑他

五、引用数据类型与堆内存

与其他语言不同，JS的引用数据类型，比如数组Array，它们值的大小是不固定的。引用数据类型的值是保存在堆内存中的对象。JavaScript不允许直接访问堆内存中的位置，因此我们不能直接操作对象的堆内存空间。在操作对象时，实际上是在操作对象的引用而不是实际的对象。因此，引用类型的值都是按引用访问的。这里的引用，我们可以理解为保存在变量对象中的一个地址，该地址与堆内存的实际值相关联。

为了更好的搞懂变量对象与堆内存，我们可以结合以下例子与图解进行理解。

var a1 = 0; // 变量对象
var a2 = 'this is string'; // 变量对象
var a3 = null; // 变量对象

var b = { m: 20 }; // 变量b存在于变量对象中，{m: 20} 作为对象存在于堆内存中
var c = [1, 2, 3]; // 变量c存在于变量对象中，[1, 2, 3] 作为对象存在于堆内存中

因此当我们要访问堆内存中的引用数据类型时，实际上我们首先是从变量对象中获取了该对象的地址引用（或者地址指针），然后再从堆内存中取得我们需要的数据。

理解了JS的内存空间，我们就可以借助内存空间的特性来验证一下引用类型的一些特点了。

在前端面试中我们常常会遇到这样一个类似的题目

// demo01.js
var a = 20;
var b = a;
b = 30;

// 这时a的值是多少？

// demo02.js
var m = { a: 10, b: 20 }
var n = m;
n.a = 15;

// 这时m.a的值是多少