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深入內(nèi)存原理談JS中變量存儲在堆中還是棧中

更新時間：2021年09月22日 09:58:48 作者：六耳

JavaScript中基本類型存儲在堆中還是棧中，百度一下有很多不同的答案，本篇文章就來給大家為此做個詳細(xì)的介紹,需要的朋友可以參考一下

一、裝不進(jìn)冰箱的大象

讓我們看一下這段代碼：

在這里，我們聲明了一個67MiB大小的字符串，如果字符串真的存在棧中，這就不好解釋了。畢竟，v8默認(rèn)的棧區(qū)大小為984KiB?？隙ㄊ谴娌幌碌?。

注：在不同時期，不同操作系統(tǒng)中V8對于字符串大小的限制并不相同。大概有個范圍是256MiB ～ 1GiB

node --v8-options | grep -B0 -A1 stack-size

說到這里，各位是不是心里已經(jīng)開始疑惑了呢。難道百度的答案不對，得用谷歌搜？

讓我們看看這到底是怎么回事。

二、影分身的字符串

const BasicVarGen = function () {
    this.s1 = 'IAmString'
    this.s2 = 'IAmString'
}


let a = new BasicVarGen()
let b = new BasicVarGen()

在這里，我們聲明了兩個一樣的對象，每個對象包括兩個相同的字符串。

通過開發(fā)者工具，我們看到雖然我們聲明了四個字符串，但是其內(nèi)存指向了同一個地址。

備注：chrome無法查看實際地址，此處為抽象后的地址

這說明了啥？說明了四個字符串中存的是引用地址。

所以上文中那個無法裝進(jìn)冰箱的大象，也就好解釋了。字符串并沒有存到棧中，而是存到了一個別的地方，再把這個地方的地址存到了棧中。

那，讓我們修改一下其中一個字符串的內(nèi)容

const BasicVarGen = function () {
    this.s0 = 'IAmString'
    this.s1 = 'IAmString'
}


let a = new BasicVarGen()
let b = new BasicVarGen()
debugger
a.s0 = 'different string'
a.s2 = 'IAmString'

debugger之前的內(nèi)存快照

debugger之后的內(nèi)存快照

我們可以看到，a.s0 一開始內(nèi)容為 ‘IAmString' ，在我們修改其內(nèi)容后，地址發(fā)生了變化。

而我們新增的a.s2 其內(nèi)容為 ‘IAmString' ，其地址與其他值為 ‘IAmString' 的變量保持一致。

當(dāng)我們聲明一個字符串時：

v8內(nèi)部有一個名為stringTable的hashmap緩存了所有字符串，在V8閱讀我們的代碼，轉(zhuǎn)換抽象語法樹時，每遇到一個字符串，會根據(jù)其特征換算為一個hash值，插入到hashmap中。在之后如果遇到了hash值一致的字符串，會優(yōu)先從里面取出來進(jìn)行比對，一致的話就不會生成新字符串類。
緩存字符串時，根據(jù)字符串不同采取不同hash方式。

所以讓我們梳理一下，在我們創(chuàng)建字符串的時候，V8會先從內(nèi)存中（哈希表）查找是否有已經(jīng)創(chuàng)建的完全一致的字符串，如果存在，直接復(fù)用。如果不存在，則開辟一塊新的內(nèi)存空間存進(jìn)這個字符串，然后把地址賦到變量中。這也是為什么我們不能直接用下標(biāo)的方式修改字符串: V8中的字符串都是不可變的。

拿出一個js的基本類型拷貝舉例講一下v8的實現(xiàn)邏輯和常規(guī)的大家理解的邏輯(雅文)

例:

var a = "劉瀟灑";   // V8讀取字符串后，去stringTable查找是否存在 不存在 hashTable 插入 '劉瀟灑' 并把'劉瀟灑'的引用存入 a
var b = a; // 直接拷貝 '劉瀟灑' 的引用 
b = "譚雅文"; // 查找 無 存入stringTable

疑問點：

const BasicVarGen = function () {
    this.s0 = 'IAmString'
    this.s1 = 'IAmString'
}


let a = new BasicVarGen()
let b = new BasicVarGen()
debugger
a.s0 = 'different string'
a.s2 = 'IAmString'


a.s3 = a.s2+a.s0;   // 疑問點： 字符串拼接做了哪些操作？
a.s4 = a.s2+a.s

同時申請兩個拼接的字符串，內(nèi)容相同。

可以看到，雖然其內(nèi)容相同。但是地址并不相同。而且，地址前方的Map描述也發(fā)生了變化。

字符串拼接時如果以傳統(tǒng)方式（如 SeqString）存儲，拼接操作的時間復(fù)雜度為 O(n) ，采用繩索結(jié)構(gòu)[Rope Structure] （也就是 ConsString 所采用的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)）可以減少拼接所花費的時間。

如果字符串是這樣，那別的基本類型也是如此么？

三、如朕親臨的 ‘奇球'

說完字符串，讓我們看看V8中另外一類典型的‘基本類型'：oddBall。

拓展自oddBall的type

讓我們再做一個小實驗：

我們可以看到上圖中列舉的基本類型，地址也是相同的。在賦值時，也是就地復(fù)用。（而且這些拓展自oddBall的基本類型，其地址是固定的，也就是說，在V8跑起來的第一時間，不管我們有沒有聲明這些基本類型，他們都已經(jīng)被創(chuàng)建完畢了。而我們聲明對象時，賦的是他們的引用。這也可以解釋為什么我們說基本類型是賦到棧中：在V8中，存放在 @73 的值，永遠(yuǎn)是空字符串，那么v8就可以等效把這些地址視為值本身。）

讓我們看看源碼，驗證一下：

生成各種oddBall類型的方法，可以看出返回的是一個地址

undefined賦值給一個變量，其實賦的是地址

getRoot方法

偏移量定義的地方

四、撲朔迷離的數(shù)字

之所以叫撲朔迷離的數(shù)字，是因為還沒有搞明白其分配與改變時內(nèi)存分配的機(jī)制。（其內(nèi)存是動態(tài)的）

數(shù)字在V8中分為 smi 和 heapNumber。

smi 直接存進(jìn)內(nèi)存范圍為：-2³¹ 到 2³¹-1（2³¹≈2*10⁹）的整數(shù)

heapNumber 類似字符串不可變范圍為：所有非smi的數(shù)字

最低位用來表示是否為指針最低位為1 則是一個指針

const o = {
  x: 42,  // Smi
  y: 4.2, // HeapNumber
};

o.x 中的 42 會被當(dāng)成 Smi 直接存儲在對象本身，而 o.y 中的 4.2 需要額外開辟一個內(nèi)存實體存放，并將 o.y 的對象指針指向該內(nèi)存實體。

如果是 32 位操作系統(tǒng)，用32位表示smi 可以理解，可是64位操作系統(tǒng)中，為什么 smi 范圍也是 -2³¹ 到 2³¹-1（2³¹≈2*10⁹）？

ECMAScript 標(biāo)準(zhǔn)約定 number 數(shù)字需要被當(dāng)成 64 位雙精度浮點數(shù)處理，但事實上，一直使用 64 位去存儲任何數(shù)字實際是非常低效的（空間低效，計算時間低效 smi大量使用位運(yùn)算），所以 JavaScript 引擎并不總會使用 64 位去存儲數(shù)字，引擎在內(nèi)部可以采用其他內(nèi)存表示方式（如 32 位），只要保證數(shù)字外部所有能被監(jiān)測到的特性對齊 64 位的表現(xiàn)就行。

const cycleLimit = 50000
console.time('heapNumber')
const foo = { x: 1.1 };
for (let i = 0; i < cycleLimit; ++i) {
// 創(chuàng)建了多出來的heapNumber實例
  foo.x += 1; 
}
console.timeEnd('heapNumber') // slow   


console.time('smi')
const bar = { x: 1.0 };
for (let i = 0; i < cycleLimit; ++i) {
  bar.x += 1;
}
console.timeEnd('smi')  // fast

疑問點：

const BasicVarGen = function () {


    this.smi1 = 1
    this.smi2 = 2
    this.heapNumber1 = 1.1
    this.heapNumber2 = 2.1
}
    let foo = new BasicVarGen()
    let bar = new BasicVarGen()
    
    debugger
    
    baz.obj1.heapNumber1 ++