js高级程序设计（四）变量、作用域和内存问题

基本类型和引用类型的值

ECMAScript 变量可能包含两种不同数据类型的值：基本类型值和引用类型值。基本类型值指的是 Undefined 、 Null 、 Boolean 、 Number 和 String，而引用类型值指那些可能由多个值构成的对象。基本数据类型是按值访问的，引用类型的值是按引用访问的。

动态的属性

对于引用类型的值，我们可以为其添加属性和方法，也可以改变和删除其属性和方法。

var person = new Object();
person.name = "Nicholas";
alert(person.name); //"Nicholas"

我们不能给基本类型的值添加属性，尽管这样做不会导致任何错误。

var name = "Nicholas";
name.age = 27;
alert(name.age); //undefined

复制变量值

如果从一个变量向另一个变量复制基本类型的值，会在变量对象上创建一个新值，然后把该值复制到为新变量分配的位置上。

当从一个变量向另一个变量复制引用类型的值时，同样也会将存储在变量对象中的值复制一份放到为新变量分配的空间中。不同的是，这个值的副本实际上是一个指针，而这个指针指向存储在堆中的一个对象。复制操作结束后，两个变量实际上将引用同一个对象。

传递参数

在向参数传递基本类型的值时，被传递的值会被复制给一个局部变量。

在向参数传递引用类型的值时，会把这个值在内存中的地址复制给一个局部变量，因此这个局部变量的变化会反映在函数的外部。

function setName(obj) {
　　obj.name = "Nicholas";
　　obj = new Object();
　　obj.name = "Greg";
}
var person = new Object();
setName(person);
alert(person.name); //"Nicholas"

所以函数参数传递的是引用类型时，还是按值传递的，传递的是引用类型这种特殊值。

检测类型

检测基本数据类型时使用typeof，但是在检测引用类型数据的时候使用instanceof操作符。

result = variable instanceof constructor

alert(person instanceof Object);  // 变量 person 是 Object 吗？
alert(colors instanceof Array); // 变量 colors 是 Array 吗？
alert(pattern instanceof RegExp); // 变量 pattern 是 RegExp 吗？

如果变量是给定引用类型（根据它的原型链来识别）的实例，那么instanceof 操作符就会返回 true 。

执行环境及作用域

执行环境定义了变量或函数有权访问的其他数据。每个执行环境都有一个与之关联的变量对象（variable object），环境中定义的所有变量和函数都保存在这个对象中。全局执行环境是最外围的一个执行环境。在Web浏览器中，全局执行环境被认为是window对象，所有全局变量和函数都是作为window对象的属性和方法创建的。某个执行环境中的所有代码执行完毕后，该环境被销毁，保存在其中的所有变量和函数定义也随之销毁（全局执行环境直到应用程序退出——例如关闭网页或浏览器——时才会被销毁）。每个函数都有自己的执行环境。当执行流进入一个函数时，函数的环境就会被推入一个环境栈中。而在函数执行之后，栈将其环境弹出，把控制权返回给之前的执行环境。

当代码在一个环境中执行时，会创建变量对象的一个作用域链（scope chain）。作用域链的用途，是保证对执行环境有权访问的所有变量和函数的有顺序访问。作用域链的前端，始终都是当前执行的代码所在环境的变量对象。如果这个环境是函数，则将其活动对象（activation object）作为变量对象。活动对象在最开始时只包含一个变量，即 arguments 对象（这个对象在全局环境中是不存在的）。作用域链中的下一个变量对象来自包含（外部）环境，而再下一个变量对象则来自下一个包含环境。这样，一直延续到全局执行环境；全局执行环境的变量对象始终都是作用域链中的最后一个对象。

标识符解析是沿着作用域链一级一级地搜索标识符的过程。搜索过程始终从作用域链的前端开始，然后逐级地向后回溯，直至找到标识符为止（如果找不到标识符，通常会导致错误发生）。

var color = "blue";
function changeColor(){
　　var anotherColor = "red";
　　function swapColors(){
　　　　var tempColor = anotherColor;
　　　　anotherColor = color;
　　　　color = tempColor;
// 这里可以访问 color、anotherColor 和 tempColor
　　}
// 这里可以访问 color 和 anotherColor，但不能访问 tempColor
　　swapColors();
}
// 这里只能访问 color
changeColor();

内部环境可以通过作用域链访问所有的外部环境，但外部环境不能访问内部环境中的任何变量和函数。这些环境之间的联系是线性、有次序的。每个环境都可以向上搜索作用域链，以查询变量和函数名；但任何环境都不能通过向下搜索作用域链而进入另一个执行环境。

延长作用域链

try-catch 语句的 catch 块和with 语句可以延长作用域链，它们会将变量对象添加到作用域链前端。

没有块级作用域

if (true) {
　　var color = "blue";
}
alert(color); //"blue"

for (var i=0; i < 10; i++){
    doSomething(i);
}
alert(i); //10

在javascript中，if语句和for循环中声明的变量在语句执行完毕之后会一直存在，会被添加到当前执行环境中。

声明变量

使用 var 声明的变量会自动被添加到最接近的环境中。在函数内部，最接近的环境就是函数的局部环境；在 with 语句中，最接近的环境是函数环境。如果初始化变量时没有使用 var 声明，该变量会自动被添加到全局环境。

function add(num1, num2) {
    var sum = num1 + num2;
    return sum;
}
var result = add(10, 20); //30
alert(sum); //由于 sum 不是有效的变量，因此会导致错误

function add(num1, num2) {
    sum = num1 + num2;
    return sum;
}
var result = add(10, 20); //30
alert(sum); //30

查询标识符

当在某个环境中为了读取或写入而引用一个标识符时，必须通过搜索来确定该标识符实际代表什么。搜索过程从作用域链的前端开始，向上逐级查询与给定名字匹配的标识符。如果在局部环境中找到了该标识符，搜索过程停止，变量就绪。如果在局部环境中没有找到该变量名，则继续沿作用域链向上搜索。搜索过程将一直追溯到全局环境的变量对象。如果在全局环境中也没有找到这个标识符，则意味着该变量尚未声明。

var color = "blue";
function getColor(){
    return color;
}
alert(getColor()); //"blue"

var color = "blue";
function getColor(){
    var color = "red";
    return color;
}
alert(getColor()); //"red"

垃圾收集

JavaScript 具有自动垃圾收集机制，找出那些不再继续使用的变量，然后释放其占用的内存。

标记清除

JavaScript 中最常用的垃圾收集方式是标记清除。当变量进入环境（例如，在函数中声明一个变量）时，就将这个变量标记为“进入环境”。而当变量离开环境时，则将其标记为“离开环境”。

垃圾收集器在运行的时候会给存储在内存中的所有变量都加上标记（当然，可以使用任何标记方式）。然后，它会去掉环境中的变量以及被环境中的变量引用的变量的标记。而在此之后再被加上标记的变量将被视为准备删除的变量，原因是环境中的变量已经无法访问到这些变量了。最后，垃圾收集器完成内存清除工作，销毁那些带标记的值并回收它们所占用的内存空间。

 

引用计数

另一种不太常见的垃圾收集策略叫做引用计数。

引用计数的含义是跟踪记录每个值被引用的次数。当声明了一个变量并将一个引用类型值赋给该变量时，则这个值的引用次数就是 1。如果同一个值又被赋给另一个变量，则该值的引用次数加 1。相反，如果包含对这个值引用的变量又取得了另外一个值，则这个值的引用次数减 1。当这个值的引用次数变成 0 时，则说明没有办法再访问这个值了，因而就可以将其占用的内存空间回收回来。

Netscape Navigator 3.0是最早使用引用计数策略的浏览器，但很快它就遇到了一个严重的问题：循环引用。循环引用指的是对象 A 中包含一个指向对象 B 的指针，而对象 B 中也包含一个指向对象 A 的引用。

function problem(){
    var objectA = new Object();
    var objectB = new Object();
    objectA.someOtherObject = objectB;
    objectB.anotherObject = objectA;
}

在这个例子中， objectA 和 objectB 通过各自的属性相互引用；也就是说，这两个对象的引用次数都是 2。在采用标记清除策略的实现中，由于函数执行之后，这两个对象都离开了作用域，因此这种相互引用不是个问题。但在采用引用计数策略的实现中，当函数执行完毕后， objectA 和 objectB 还将继续存在，因为它们的引用次数永远不会是 0。假如这个函数被重复多次调用，就会导致大量内存得不到回收。为此，Netscape 在 Navigator 4.0 中放弃了引用计数方式，转而采用标记清除来实现其垃圾收集机制。

IE 中有一部分对象并不是原生 JavaScript 对象。例如，其BOM和DOM中的对象就是使用C++以COM（Component Object Model，组件对象模型）对象的形式实现的，而COM对象的垃圾收集机制采用的就是引用计数策略。因此，即使IE的JavaScript引擎是使用标记清除策略来实现的，但JavaScript访问的COM对象依然是基于引用计数策略的。换句话说，只要在IE中涉及COM对象，就会存在循环引用的问题。

var element = document.getElementById("some_element");
var myObject = new Object();
myObject.element = element;
element.someObject = myObject;

这个例子在一个DOM元素（ element ）与一个原生JavaScript对象（ myObject ）之间创建了循环引用。其中，变量 myObject 有一个名为element的属性指向element对象；而变量element也有一个属性名叫someObject回指myObject。由于存在这个循环引用，即使将例子中的DOM从页面中移除，它也永远不会被回收。

为了避免类似这样的循环引用问题，最好是在不使用它们的时候手工断开原生JavaScript对象与DOM元素之间的连接。

myObject.element = null;
element.someObject = null;

将变量设置为null意味着切断变量与它此前引用的值之间的连接。当垃圾收集器下次运行时，就会删除这些值并回收它们占用的内存。

为了解决上述问题，IE9把BOM和DOM对象都转换成了真正的JavaScript对象。这样，就避免了两种垃圾收集算法并存导致的问题，也消除了常见的内存泄漏现象。

性能问题

垃圾收集器是周期性运行的，而且如果为变量分配的内存数量很可观，那么回收工作量也是相当大的。在这种情况下，确定垃圾收集的时间间隔是一个非常重要的问题。

IE 的垃圾收集器是根据内存分配量运行的，具体一点说就是256个变量、4096个对象（或数组）字面量和数组元素（slot）或者64KB的字符串。达到上述任何一个临界值，垃圾收集器就会运行。这种实现方式的问题在于，如果一个脚本中包含那么多变量，那么该脚本很可能会在其生命周期中一直保有那么多的变量。而这样一来，垃圾收集器就不得不频繁地运行。结果，由此引发的严重性能问题促使IE7重写了其垃圾收集例程。

随着IE7的发布，其JavaScript引擎的垃圾收集例程改变了工作方式：触发垃圾收集的变量分配、字面量和（或）数组元素的临界值被调整为动态修正。IE7中的各项临界值在初始时与 IE6 相等。如果垃圾收集例程回收的内存分配量低于15%，则变量、字面量和（或）数组元素的临界值就会加倍。如果例程回收了85%的内存分配量，则将各种临界值重置回默认值。这一看似简单的调整，极大地提升了IE在运行包含大量JavaScript的页面时的性能。

管理内存

分配给Web浏览器的可用内存数量通常要比分配给桌面应用程序的少。这样做的目的主要是出于安全方面的考虑，目的是防止运行 JavaScript 的网页耗尽全部系统内存而导致系统崩溃。

确保占用最少的内存可以让页面获得更好的性能。而优化内存占用的最佳方式，就是为执行中的代码只保存必要的数据。一旦数据不再有用，最好通过将其值设置为 null 来释放其引用——这个做法叫做解除引用（dereferencing）。

这一做法适用于大多数全局变量和全局对象的属性。局部变量会在它们离开执行环境时自动被解除引用。

function createPerson(name){
    var localPerson = new Object();
    localPerson.name = name;
    return localPerson;
}
var globalPerson = createPerson("Nicholas");
// 手工解除 globalPerson 的引用
globalPerson = null;

解除一个值的引用并不意味着自动回收该值所占用的内存。解除引用的真正作用是让值脱离执行环境，以便垃圾收集器下次运行时将其回收。