參考教程：http://www.ruanyifeng.com/blog/2017/04/memory-leak.html

一、什麽是內存泄漏？

程序的運行需要內存。只要程序提出要求，操作系統或者運行時（runtime）就必須供給內存。

對於持續運行的服務進程（daemon），必須及時釋放不再用到的內存。否則，內存占用越來越高，輕則影響系統性能，重則導致進程崩潰。

不再用到的內存，沒有及時釋放，就叫做內存泄漏（memory leak）。

有些語言（比如 C 語言）必須手動釋放內存，程序員負責內存管理。

char * buffer;
buffer = (char*) malloc(42);

// Do something with buffer

free(buffer);
 

上面是 C 語言代碼，malloc方法用來申請內存，使用完畢之後，必須自己用free方法釋放內存。

這很麻煩，所以大多數語言提供自動內存管理，減輕程序員的負擔，這被稱為"垃圾回收機制"（garbage collector）。

二、垃圾回收機制

垃圾回收機制怎麽知道，哪些內存不再需要呢？

最常使用的方法叫做"引用計數"（reference counting）：語言引擎有一張"引用表"，保存了內存裏面所有的資源（通常是各種值）的引用次數。如果一個值的引用次數是0，就表示這個值不再用到了，因此可以將這塊內存釋放。

上圖中，左下角的兩個值，沒有任何引用，所以可以釋放。

如果一個值不再需要了，引用數卻不為0

const arr = [1, 2, 3, 4];
console.log(‘hello world‘);

上面代碼中，數組[1, 2, 3, 4]是一個值，會占用內存。變量arr是僅有的對這個值的引用，因此引用次數為1。盡管後面的代碼沒有用到arr，它還是會持續占用內存。

如果增加一行代碼，解除arr對[1, 2, 3, 4]引用，這塊內存就可以被垃圾回收機制釋放了。

let arr = [1, 2, 3, 4];
console.log(‘hello world‘);
arr = null;

上面代碼中，arr重置為null

因此，並不是說有了垃圾回收機制，程序員就輕松了。你還是需要關註內存占用：那些很占空間的值，一旦不再用到，你必須檢查是否還存在對它們的引用。如果是的話，就必須手動解除引用。

三、內存泄漏的識別方法

怎樣可以觀察到內存泄漏呢？

經驗法則是，如果連續五次垃圾回收之後，內存占用一次比一次大，就有內存泄漏。這就要求實時查看內存占用。

3.1 瀏覽器

Chrome 瀏覽器查看內存占用，按照以下步驟操作。

1. 打開開發者工具，選擇 Timeline 面板
2. 在頂部的Capture字段裏面勾選 Memory
3. 點擊左上角的錄制按鈕。
4. 在頁面上進行各種操作，模擬用戶的使用情況。
5. 一段時間後，點擊對話框的 stop 按鈕，面板上就會顯示這段時間的內存占用情況。

如果內存占用基本平穩，接近水平，就說明不存在內存泄漏。

反之，就是內存泄漏了。

3.2 命令行

命令行可以使用 Node 提供的process.memoryUsage方法。

console.log(process.memoryUsage());
// { rss: 27709440,
//  heapTotal: 5685248,
//  heapUsed: 3449392,
//  external: 8772 }

process.memoryUsage返回一個對象，包含了 Node 進程的內存占用信息。該對象包含四個字段，單位是字節，含義如下。

• rss（resident set size）：所有內存占用，包括指令區和堆棧。
• heapTotal："堆"占用的內存，包括用到的和沒用到的。
• heapUsed：用到的堆的部分。
• external： V8 引擎內部的 C++ 對象占用的內存。

判斷內存泄漏，以heapUsed字段為準。

四、WeakMap

前面說過，及時清除引用非常重要。但是，你不可能記得那麽多，有時候一疏忽就忘了，所以才有那麽多內存泄漏。

最好能有一種方法，在新建引用的時候就聲明，哪些引用必須手動清除，哪些引用可以忽略不計，當其他引用消失以後，垃圾回收機制就可以釋放內存。這樣就能大大減輕程序員的負擔，你只要清除主要引用就可以了。

ES6 考慮到了這一點，推出了兩種新的數據結構：WeakSet 和 WeakMap。它們對於值的引用都是不計入垃圾回收機制的，所以名字裏面才會有一個"Weak"，表示這是弱引用。

下面以 WeakMap 為例，看看它是怎麽解決內存泄漏的。

const wm = new WeakMap();

const element = document.getElementById(‘example‘);

wm.set(element, ‘some information‘);
wm.get(element) // "some information"

上面代碼中，先新建一個 Weakmap 實例。然後，將一個 DOM 節點作為鍵名存入該實例，並將一些附加信息作為鍵值，一起存放在 WeakMap 裏面。這時，WeakMap 裏面對element的引用就是弱引用，不會被計入垃圾回收機制。

也就是說，DOM 節點對象的引用計數是1，而不是2。這時，一旦消除對該節點的引用，它占用的內存就會被垃圾回收機制釋放。Weakmap 保存的這個鍵值對，也會自動消失。

基本上，如果你要往對象上添加數據，又不想幹擾垃圾回收機制，就可以使用 WeakMap。

五、WeakMap 示例

WeakMap 的例子很難演示，因為無法觀察它裏面的引用會自動消失。此時，其他引用都解除了，已經沒有引用指向 WeakMap 的鍵名了，導致無法證實那個鍵名是不是存在。

我一直想不出辦法，直到有一天賀師俊老師提示，如果引用所指向的值占用特別多的內存，就可以通過process.memoryUsage方法看出來。

根據這個思路，網友 vtxf 補充了下面的例子。

首先，打開 Node 命令行。

$ node --expose-gc

上面代碼中，--expose-gc參數表示允許手動執行垃圾回收機制。

然後，執行下面的代碼。

// 手動執行一次垃圾回收，保證獲取的內存使用狀態準確
> global.gc(); 
undefined

// 查看內存占用的初始狀態，heapUsed 為 4M 左右
> process.memoryUsage(); 
{ rss: 21106688,
  heapTotal: 7376896,
  heapUsed: 4153936,
  external: 9059 }

> let wm = new WeakMap();
undefined

> let b = new Object();
undefined

> global.gc();
undefined

// 此時，heapUsed 仍然為 4M 左右
> process.memoryUsage(); 
{ rss: 20537344,
  heapTotal: 9474048,
  heapUsed: 3967272,
  external: 8993 }

// 在 WeakMap 中添加一個鍵值對，
// 鍵名為對象 b，鍵值為一個 5*1024*1024 的數組  
> wm.set(b, new Array(5*1024*1024));
WeakMap {}

// 手動執行一次垃圾回收
> global.gc();
undefined

// 此時，heapUsed 為 45M 左右
> process.memoryUsage(); 
{ rss: 62652416,
  heapTotal: 51437568,
  heapUsed: 45911664,
  external: 8951 }

// 解除對象 b 的引用  
> b = null;
null

// 再次執行垃圾回收
> global.gc();
undefined

// 解除 b 的引用以後，heapUsed 變回 4M 左右
// 說明 WeakMap 中的那個長度為 5*1024*1024 的數組被銷毀了
> process.memoryUsage(); 
{ rss: 20639744,
  heapTotal: 8425472,
  heapUsed: 3979792,
  external: 8956 }

上面代碼中，只要外部的引用消失，WeakMap 內部的引用，就會自動被垃圾回收清除。由此可見，有了它的幫助，解決內存泄漏就會簡單很多。

六、參考鏈接

• Simple Guide to Finding a JavaScript Memory Leak in Node.js
• Understanding Garbage Collection and hunting Memory Leaks in Node.js
• Debugging Memory Leaks in Node.js Applications

JavaScript學習總結(二十三)——JavaScript 內存泄漏教程