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前端進(jìn)擊的巨人（二）：棧、堆、隊(duì)列、內(nèi)存空間

edgardeng / 3025人閱讀

摘要：中有三種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)棧堆隊(duì)列。前端進(jìn)擊的巨人一執(zhí)行上下文與執(zhí)行棧，變量對(duì)象中解釋執(zhí)行棧時(shí)，舉了一個(gè)乒乓球盒子的例子，來(lái)演示棧的存取方式，這里再舉個(gè)栗子搭積木。對(duì)于基本類型，棧中存儲(chǔ)的就是它自身的值，所以新內(nèi)存空間存儲(chǔ)的也是一個(gè)值。

面試經(jīng)常遇到的深淺拷貝，事件輪詢，函數(shù)調(diào)用棧，閉包等容易出錯(cuò)的題目，究其原因，都是跟JavaScript基礎(chǔ)知識(shí)不牢固有關(guān)，下層地基沒(méi)打好，上層就是豆腐渣工程，新人小白，踏實(shí)踩土才是關(guān)鍵。

打地基第二篇：本篇我們將對(duì)JavaScript數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的知識(shí)點(diǎn)詳解一二。

JavaScript中有三種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)： 棧（stack) 、堆（heap)、 隊(duì)列（queue)。

棧（stack）

棧的特點(diǎn)是"LIFO，即后進(jìn)先出（Last in, first out）"。數(shù)據(jù)存儲(chǔ)時(shí)只能從頂部逐個(gè)存入，取出時(shí)也需從頂部逐個(gè)取出?！肚岸诉M(jìn)擊的巨人（一）：執(zhí)行上下文與執(zhí)行棧，變量對(duì)象》中解釋執(zhí)行棧時(shí)，舉了一個(gè)乒乓球盒子的例子，來(lái)演示棧的存取方式，這里再舉個(gè)栗子搭積木。

舉個(gè)栗子：乒乓球盒子/搭建積木

JavaScript中Array數(shù)組模擬棧：

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

arr.push(6); // 存入數(shù)據(jù) arr -> [1, 2, 3, 4, 5, 6]
arr.pop();   // 取出數(shù)據(jù) arr -> [1, 2, 3, 4, 5]
堆（heap)

堆的特點(diǎn)是"無(wú)序"的key-value"鍵值對(duì)"存儲(chǔ)方式。

舉個(gè)栗子：書(shū)架存書(shū)

我們想要在書(shū)架上找到想要的書(shū)，最直接的方式就是通過(guò)查找書(shū)名，書(shū)名就是我們的key。拿著這把key，就可以輕松檢索到對(duì)應(yīng)的書(shū)籍。

"堆的存取方式跟順序沒(méi)有關(guān)系，不局限出入口"。

隊(duì)列 （queue)

隊(duì)列的特點(diǎn)是是"FIFO，即先進(jìn)先出（First in, first out）" 。
數(shù)據(jù)存取時(shí)"從隊(duì)尾插入，從隊(duì)頭取出"。

"與棧的區(qū)別：棧的存入取出都在頂部一個(gè)出入口，而隊(duì)列分兩個(gè)，一個(gè)出口，一個(gè)入口"。

舉個(gè)栗子：排隊(duì)取餐

JavaScript中Array數(shù)組模擬隊(duì)列：

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

// 隊(duì)尾in
arr.push(6);    // 存入 arr -> [1, 2, 3, 4, 5, 6]
// 隊(duì)頭out
arr.shift();    // 取出 arr -> [2, 3, 4, 5, 6]
棧、堆、隊(duì)列在JavaScript中的應(yīng)用 1. 代碼運(yùn)行方式（棧應(yīng)用/函數(shù)調(diào)用棧）

《前端進(jìn)擊的巨人（一）：執(zhí)行上下文與執(zhí)行棧，變量對(duì)象》詳解了JavaScript運(yùn)行時(shí)的函數(shù)調(diào)用過(guò)程，而其中執(zhí)行棧（函數(shù)調(diào)用棧）就是用到棧的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。

JavaScript中函數(shù)的執(zhí)行過(guò)程，其實(shí)就是一個(gè)入棧出棧的過(guò)程:



當(dāng)腳本要調(diào)用一個(gè)函數(shù)時(shí)，JS解析器把該函數(shù)推入棧中（push）并執(zhí)行


當(dāng)函數(shù)運(yùn)行結(jié)束后，JS解析器將它從堆棧中推出（pop）

具體執(zhí)行過(guò)程可翻閱上篇文章《前端進(jìn)擊的巨人（一）：執(zhí)行上下文與執(zhí)行棧，變量對(duì)象》，這里不再贅述。

2. 內(nèi)存存儲(chǔ)（棧、堆）

JavaScript中變量類型有兩種：

基礎(chǔ)類型（Undefined, Null, Boolean, Number, String, Symbol）一共6種

引用類型（Object)

基礎(chǔ)類型的值保存在棧中，這些類型的值有固定大小，"按值來(lái)訪問(wèn)"；

引用類型的值保存在堆中，棧中存儲(chǔ)的是引用類型的引用地址（地址指針），"按引用訪問(wèn)"，引用類型的值沒(méi)有固定大小，可擴(kuò)展（一個(gè)對(duì)象我們可以添加多個(gè)屬性）。

3. 事件輪詢（隊(duì)列）

JavaScript中事件輪詢（Event Loop）的執(zhí)行機(jī)制，就是采用隊(duì)列的存取方式，因事件輪詢（Event Loop）也是JS基礎(chǔ)中的一個(gè)比較難理解的知識(shí)點(diǎn)，后續(xù)另開(kāi)一篇章再作詳細(xì)探究。

深淺拷貝

將一個(gè)變量的值賦值給另一個(gè)變量，相當(dāng)于在棧內(nèi)存中創(chuàng)建了一個(gè)新的內(nèi)存空間，然后從棧中復(fù)制值，存儲(chǔ)到這個(gè)新空間中。對(duì)于基本類型，棧中存儲(chǔ)的就是它自身的值，所以新內(nèi)存空間存儲(chǔ)的也是一個(gè)值。直接改變新變量的值，不會(huì)影響到舊變量的值，因?yàn)樗麄冎荡鎯?chǔ)的內(nèi)存空間不同。

// 基本類型復(fù)制變量
var a = 10;
var b = a;
b = 20;

a // 10
b // 20

而對(duì)于引用類型來(lái)說(shuō)，同樣是復(fù)制棧中存儲(chǔ)的值。但是棧存儲(chǔ)的只是其引用地址，其具體的值存儲(chǔ)在堆中。變量復(fù)制僅復(fù)制棧中存儲(chǔ)的值，不會(huì)復(fù)制堆中存儲(chǔ)的值，所以新變量在棧中的值是一個(gè)地址指針。

// 引用類型復(fù)制變量
var a = { age: 27 };
var b = a;
b.age = 29;

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

可見(jiàn)，變量復(fù)制賦值，都屬于棧存儲(chǔ)拷貝，因此深淺拷貝可以這樣區(qū)分：

"淺拷貝：棧存儲(chǔ)拷貝"

"深拷貝：棧堆存儲(chǔ)拷貝"

深拷貝會(huì)同時(shí)開(kāi)辟新的棧內(nèi)存，堆內(nèi)存空間。

// 利用JSON對(duì)象方法實(shí)現(xiàn)深拷貝
var a = { age: 27 };
var b = JSON.parse(JSON.stringify(a));
b.age = 29;

a.age // 27
b.age // 29
函數(shù)傳參數(shù)是按值傳遞？按引用傳遞？ 
var person = {
 age: 27
};
function foo (person) {
  person.age = 29;
}
foo(person);
person.age // 29;

函數(shù)調(diào)用時(shí)，會(huì)對(duì)參數(shù)賦值。而參數(shù)傳遞過(guò)程其實(shí)同樣是變量復(fù)制的過(guò)程，所以它是按值傳遞。var person = person，因?yàn)閭鬟f參數(shù)是對(duì)象時(shí)，變量復(fù)制僅復(fù)制的棧存儲(chǔ)（淺拷貝），所以修改對(duì)象屬性會(huì)造成外部變量對(duì)象的修改。

至此，當(dāng)我們理清棧、堆數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，以及JS中數(shù)據(jù)類型存取方式。深淺拷貝問(wèn)題也就通順了。

內(nèi)存空間管理

JavaScript執(zhí)行過(guò)程中內(nèi)存分配：

為變量對(duì)象分配需要的內(nèi)存

在分配到的內(nèi)存中進(jìn)行讀/寫(xiě)操作

不再使用時(shí)將其銷毀，釋放內(nèi)存

內(nèi)存管理不善，會(huì)出現(xiàn)內(nèi)存泄露，造成瀏覽器內(nèi)存占用過(guò)多，頁(yè)面卡頓等問(wèn)題。（后續(xù)性能優(yōu)化篇章續(xù)講）

垃圾回收機(jī)制

JavaScript中有自動(dòng)垃圾回收機(jī)制，會(huì)通過(guò)標(biāo)記清除的算法識(shí)別哪些變量對(duì)象不再使用，對(duì)其進(jìn)行銷毀。開(kāi)發(fā)者也可在代碼中手動(dòng)設(shè)置變量值為null（a = null）進(jìn)行標(biāo)記清除，讓其失去引用，以便下一次垃圾回收時(shí)進(jìn)行有效回收。

局部環(huán)境中，函數(shù)執(zhí)行完成后，函數(shù)局部環(huán)境聲明的變量不再需要時(shí)，就會(huì)被垃圾回收銷毀（理想的情況下，閉包會(huì)阻止這一過(guò)程）。

全局環(huán)境只有頁(yè)面退出時(shí)才會(huì)出棧，解除變量引用。所以開(kāi)發(fā)者應(yīng)盡量避免在全局環(huán)境中創(chuàng)建全局變量，如需使用，也要在不需要時(shí)手動(dòng)標(biāo)記清除，將其內(nèi)存釋放掉。

垃圾回收算法除了"標(biāo)記清除"，還有一種"引用計(jì)數(shù)"，不常用，僅作了解。

參考文檔：

stack的三種含義

內(nèi)存空間詳細(xì)圖解

JavaScript變量——棧內(nèi)存or堆內(nèi)存

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作者：以樂(lè)之名
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