减少 Javascript 中垃圾收集器活动的最佳实践

Question

我有一个相当复杂的 Javascript 应用程序，它有一个每秒调用 60 次的主循环。似乎正在进行大量垃圾收集（基于 Chrome 开发工具中内存时间线的“锯齿”输出）——这通常会影响应用程序的性能。

因此，我正在尝试研究减少垃圾收集器必须完成的工作量的最佳实践。 （我在网上找到的大部分信息都是关于避免内存泄漏，这是一个略有不同的问题——我的内存正在被释放，只是垃圾收集太多了。）我假设这主要归结为尽可能重用对象，但细节当然是魔鬼。

该应用程序按照John Resig's Simple JavaScript Inheritance 的行按“类”构建。

我认为一个问题是某些函数每秒可以调用数千次（因为它们在主循环的每次迭代中使用了数百次），并且可能是这些函数中的局部工作变量（字符串、数组、等）可能是问题。

我知道更大/更重对象的对象池（我们在一定程度上使用它），但我正在寻找可以全面应用的技术，特别是与被调用很多次的函数相关的技术在紧密的循环中。

我可以使用哪些技术来减少垃圾收集器必须完成的工作量？

而且，也许还有 - 可以使用哪些技术来识别哪些对象被垃圾收集最多？ （这是一个非常大的代码库，所以比较堆的快照并不是很有成果）

Answer 1

Chrome developer tools 有一个很好的跟踪内存分配的功能。它被称为记忆时间线。 This article 描述了一些细节。我想这就是你所说的“锯齿”？这是大多数 GC 运行时的正常行为。分配继续进行，直到达到触发收集的使用阈值。通常在不同的阈值下会有不同种类的集合。

垃圾收集及其持续时间包含在与跟踪相关的事件列表中。在我相当旧的笔记本上，临时收集大约 4Mb，需要 30 毫秒。这是 60Hz 循环迭代中的 2 次。如果这是一个动画，30 毫秒的集合可能会导致卡顿。您应该从这里开始查看您的环境中发生了什么：收集阈值在哪里以及收集需要多长时间。这为您提供了评估优化的参考点。但是您可能不会比通过减慢分配速率来减少口吃的频率更好，延长收集之间的间隔。

下一步是使用 Profiles |记录堆分配功能可按记录类型生成分配目录。这将快速显示在跟踪期间哪些对象类型消耗的内存最多，这相当于分配率。按速率降序关注这些。

这些技术不是火箭科学。当您可以使用未装箱的物品时，请避免使用装箱的物品。使用全局变量来保存和重用单个装箱对象，而不是在每次迭代中分配新的对象。在空闲列表中汇集公共对象类型，而不是放弃它们。缓存可能在未来迭代中重用的字符串连接结果。通过在封闭范围内设置变量来避免分配只是为了返回函数结果。您必须在自己的上下文中考虑每种对象类型以找到最佳策略。如果您需要有关具体问题的帮助，请发布描述您正在查看的挑战的详细信息的编辑。

我建议不要在整个应用程序中歪曲您的正常编码风格，以尝试产生更少的垃圾。出于同样的原因，您不应该过早地优化速度。你的大部分努力加上许多额外的复杂性和代码晦涩难懂都将毫无意义。

Answer 2

您需要做的很多事情来最小化 GC 流失，这与在大多数其他情况下被认为是惯用的 JS 相违背，因此在判断我给出的建议时请记住上下文。

现代口译员的分配发生在几个地方：

1. 当您通过new 或通过文字语法[...] 或{} 创建对象时。
2. 连接字符串时。
3. 当您输入包含函数声明的范围时。
4. 当您执行触发异常的操作时。
5. 评估函数表达式时：(function (...) { ... })。
6. 当您执行像Object(myNumber) 或Number.prototype.toString.call(42) 这样的对象强制操作时
7. 当您调用在后台执行任何这些操作的内置函数时，例如 Array.prototype.slice。
8. 当您使用arguments 反映参数列表时。
9. 当您拆分字符串或使用正则表达式匹配时。

避免这样做，并尽可能集中和重用对象。

特别是寻找机会：

1. 将不依赖或很少依赖于关闭状态的内部函数拉到更高、寿命更长的作用域中。 （Closure compiler 等一些代码压缩器可以内联内部函数，并可能会提高您的 GC 性能。）
2. 避免使用字符串来表示结构化数据或动态寻址。特别是避免使用split 或正则表达式匹配重复解析，因为每个都需要多个对象分配。这经常发生在查找表和动态 DOM 节点 ID 的键上。例如，lookupTable['foo-' + x] 和document.getElementById('foo-' + x) 都涉及分配，因为存在字符串连接。通常，您可以将键附加到长期存在的对象而不是重新连接。根据您需要支持的浏览器，您也许可以使用Map 直接将对象用作键。
3. 避免在正常代码路径上捕获异常。用if (!opCouldFailOn(x)) { op(x); } else { ... }代替try { op(x) } catch (e) { ... }。
4. 当您无法避免创建字符串时，例如要将消息传递到服务器，请使用像 JSON.stringify 这样的内置函数，它使用内部本机缓冲区来累积内容，而不是分配多个对象。
5. 避免对高频事件使用回调，并且在可能的情况下，将一个长期存在的函数（参见 1）作为回调传递，该函数会根据消息内容重新创建状态。
6. 避免使用arguments，因为使用它的函数在调用时必须创建一个类似数组的对象。

我建议使用JSON.stringify 创建传出网络消息。使用JSON.parse 解析输入消息显然涉及分配，其中很多用于大消息。如果您可以将传入消息表示为原语数组，那么您可以节省大量分配。您可以构建不分配解析器的唯一其他内置函数是String.prototype.charCodeAt。一个复杂格式的解析器只使用它，但阅读起来会很糟糕。

Answer 3

我会在global scope 中创建一个或几个对象（我确信垃圾收集器不允许触摸它们），然后我会尝试重构我的解决方案以使用这些对象来完成工作, 而不是使用局部变量。

当然不能在代码中的任何地方都这样做，但通常这是我避免垃圾收集器的方法。

附：它可能会使代码的特定部分更难维护。

Answer 4

作为一般原则，您希望尽可能多地缓存，并尽可能少地为循环的每次运行创建和销毁。

我想到的第一件事是减少在主循环中使用匿名函数（如果有的话）。此外，很容易陷入创建和销毁传递给其他函数的对象的陷阱。我绝不是 javascript 专家，但我想这是：

var options = {var1: value1, var2: value2, ChangingVariable: value3};
function loopfunc()
{
    //do something
}

while(true)
{
    $.each(listofthings, loopfunc);

    options.ChangingVariable = newvalue;
    someOtherFunction(options);
}

会比这跑得更快：

while(true)
{
    $.each(listofthings, function(){
        //do something on the list
    });

    someOtherFunction({
        var1: value1,
        var2: value2,
        ChangingVariable: newvalue
    });
}

您的程序是否有停机时间？也许您需要它平稳运行一两秒钟（例如动画），然后它有更多的时间来处理？如果是这种情况，我可以看到在整个动画中通常会被垃圾收集的对象，并在某个全局对象中保留对它们的引用。然后当动画结束时，您可以清除所有引用并让垃圾收集器完成它的工作。

很抱歉，与您已经尝试和想到的相比，这一切有点微不足道。