前端进击的巨人(二):栈、堆、队列、内存空间

面试经常遇到的深浅拷贝,事件轮询,函数调用栈,闭包等容易出错的题目,究其原因,都是跟JavaScript基础知识不牢固有关,下层地基没打好,上层就是豆腐渣工程,新人小白,踏实踩土才是关键。

打地基第二篇:本篇我们将对JavaScript数据结构的知识点详解一二。

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JavaScript中有三种数据结构: 栈(stack) 、堆(heap)、 队列(queue)。

栈(stack)

栈的特点是"LIFO,即后进先出(Last in, first out)"。数据存储时只能从顶部逐个存入,取出时也需从顶部逐个取出。《前端进击的巨人(一):执行上下文与执行栈,变量对象》中解释执行栈时,举了一个乒乓球盒子的例子,来演示栈的存取方式,这里再举个栗子搭积木。

举个栗子:乒乓球盒子/搭建积木
栈栗子:乒乓球盒子

JavaScript中Array数组模拟栈:

var arr = [1, 2, 3, 4, 5];

arr.push(6); // 存入数据 arr -> [1, 2, 3, 4, 5, 6]
arr.pop();   // 取出数据 arr -> [1, 2, 3, 4, 5]

堆(heap)

堆的特点是"无序"key-value"键值对"存储方式。

举个栗子:书架存书
堆栗子:书架

我们想要在书架上找到想要的书,最直接的方式就是通过查找书名,书名就是我们的key。拿着这把key,就可以轻松检索到对应的书籍。

"堆的存取方式跟顺序没有关系,不局限出入口"

队列 (queue)

队列的特点是是"FIFO,即先进先出(First in, first out)"
数据存取时"从队尾插入,从队头取出"

"与栈的区别:栈的存入取出都在顶部一个出入口,而队列分两个,一个出口,一个入口"

举个栗子:排队取餐

队列栗子:排队取餐

JavaScript中Array数组模拟队列:

var arr = [1, 2, 3, 4, 5];

// 队尾in
arr.push(6);    // 存入 arr -> [1, 2, 3, 4, 5, 6]
// 队头out
arr.shift();    // 取出 arr -> [2, 3, 4, 5, 6]

栈、堆、队列在JavaScript中的应用

1. 代码运行方式(栈应用/函数调用栈)

《前端进击的巨人(一):执行上下文与执行栈,变量对象》详解了JavaScript运行时的函数调用过程,而其中执行栈(函数调用栈)就是用到栈的数据结构。

JavaScript中函数的执行过程,其实就是一个入栈出栈的过程:

  1. 当脚本要调用一个函数时,JS解析器把该函数推入栈中(push)并执行
  2. 当函数运行结束后,JS解释器将它从堆栈中推出(pop)

具体执行过程可翻阅上篇文章《前端进击的巨人(一):执行上下文与执行栈,变量对象》,这里不再赘述。

2. 内存存储(栈、堆)

JavaScript中变量类型有两种:

  1. 基础类型(Undefined, Null, Boolean, Number, String, Symbol)一共6种
  2. 引用类型(Object)

基础类型的值保存在栈中,这些类型的值有固定大小,"按值来访问"

引用类型的值保存在堆中,栈中存储的是引用类型的引用地址(地址指针),"按引用访问",引用类型的值没有固定大小,可扩展(一个对象我们可以添加多个属性)。

JS类型存储

3. 事件轮询(队列)

JavaScript中事件轮询(Event Loop)的执行机制,就是采用队列的存取方式,因事件轮询(Event Loop)也是JS基础中的一个比较难理解的知识点,后续另开一篇章再作详细探究。

深浅拷贝

将一个变量的值赋值给另一个变量,相当于在栈内存中创建了一个新的内存空间,然后从栈中复制值,存储到这个新空间中。对于基本类型,栈中存储的就是它自身的值,所以新内存空间存储的也是一个值。直接改变新变量的值,不会影响到旧变量的值,因为他们值存储的内存空间不同。

// 基本类型复制变量
var a = 10;
var b = a;
b = 20;

a // 10
b // 20

而对于引用类型来说,同样是复制栈中存储的值。但是栈存储的只是其引用地址,其具体的值存储在堆中。变量复制仅复制栈中存储的值,不会复制堆中存储的值,所以新变量在栈中的值是一个地址指针。

// 引用类型复制变量
var a = { age: 27 };
var b = a;
b.age = 29;

a.age == b.age; // 29

可见,变量复制赋值,都属于栈存储拷贝,因此深浅拷贝可以这样区分分:

  • "浅拷贝:栈存储拷贝"
  • "深拷贝:栈堆存储拷贝"

深拷贝会同时开辟新的栈内存,堆内存空间。

// 利用JSON对象方法实现深拷贝
var a = { age: 27 };
var b = JSON.parse(JSON.stringify(a));
b.age = 29;

a.age // 27
b.age // 29

函数传参数是按值传递?按引用传递?

var person = {
 age: 27
};
function foo (person) {
  person.age = 29;
}
foo(person);
person.age // 29;

函数调用时,会对参数赋值。而参数传递过程其实同样是变量复制的过程,所以它是按值传递。var person = person,因为传递参数是对象时,变量复制仅复制的栈存储(浅拷贝),所以修改对象属性会造成外部变量对象的修改。

至此,当我们理清栈、堆数据结构,以及JS中数据类型存取方式。深浅拷贝问题也就通顺了。

内存空间管理

JavaScript执行过程中内存分配:

  1. 为变量对象分配需要的内存
  2. 在分配到的内存中进行读/写操作
  3. 不再使用时将其销毁,释放内存

内存管理不善,会出现内存泄露,造成浏览器内存占用过多,页面卡顿等问题。(后续性能优化篇章续讲)

垃圾回收机制

JavaScript中有自动垃圾回收机制,会通过标记清除的算法识别哪些变量对象不再使用,对其进行销毁。开发者也可在代码中手动设置变量值为null(a = null)进行标记清除,让其失去引用,以便下一次垃圾回收时进行有效回收。

局部环境中,函数执行完成后,函数局部环境声明的变量不再需要时,就会被垃圾回收销毁(理想的情况下,闭包会阻止这一过程)。

全局环境只有页面退出时才会出栈,解除变量引用。所以开发者应尽量避免在全局环境中创建全局变量,如需使用,也要在不需要时手动标记清除,将其内存释放掉。

垃圾回收算法除了"标记清除",还有一种"引用计数",不常用,仅作了解。


参考文档:

本文首发Github,期待Star!
https://github.com/ZengLingYong/blog

作者:以乐之名
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posted @ 2019-01-19 11:46  以乐之名  阅读(441)  评论(0编辑  收藏