譯者按:本人第一次翻譯外文,言語難免有些晦澀,但盡量表達了作者的原意,未經過多的潤色,歡迎批評指正。另本文篇幅較長、信息量大,可能難以消化,歡迎留言探討細節問題。本文主要關注V8的性能優化,部分內容并不適用于所有JS引擎。最后,轉載請注明出處: )
========================譯文分割線===========================
很多JavaScript引擎,如Google的V8引擎(被Chrome和Node所用),是專門為需要快速執行的大型JavaScript應用所設計的。如果你是一個開發者,并且關心內存使用情況與頁面性能,你應該了解用戶瀏覽器中的JavaScript引擎是如何運作的。無論是V8,SpiderMonkey的(Firefox)的Carakan(Opera),Chakra(IE)或其他引擎,這樣做可以幫助你更好地優化你的應用程序。這并不是說應該專門為某一瀏覽器或引擎做優化,千萬別這么做。
但是,你應該問自己幾個問題:
加載快速的網站就像是一輛快速的跑車,需要用到特別定制的零件. 圖片來源: dHybridcars.
編寫高性能代碼時有一些常見的陷阱,在這篇文章中,我們將展示一些經過驗證的、更好的編寫代碼方式。
如果你對JS引擎沒有較深的了解,開發一個大型Web應用也沒啥問題,就好比會開車的人也只是看過引擎蓋而沒有看過車蓋內的引擎一樣。鑒于Chrome是我的瀏覽器首選,所以談一下它的JavaScript引擎。V8是由以下幾個核心部分組成:
垃圾回收是內存管理的一種形式,其實就是一個收集器的概念,嘗試回收不再被使用的對象所占用的內存。在JavaScript這種垃圾回收語言中,應用程序中仍在被引用的對象不會被清除。
手動消除對象引用在大多數情況下是沒有必要的。通過簡單地把變量放在需要它們的地方(理想情況下,盡可能是局部作用域,即它們被使用的函數里而不是函數外層),一切將運作地很好。
垃圾回收器嘗試回收內存. 圖片來源: Valtteri Mäki.
在JavaScript中,是不可能強制進行垃圾回收的。你不應該這么做,因為垃圾收集過程是由運行時控制的,它知道什么是最好的清理時機。
網上有許多關于JavaScript內存回收的討論都談到delete這個關鍵字,雖然它可以被用來刪除對象(map)中的屬性(key),但有部分開發者認為它可以用來強制“消除引用”。建議盡可能避免使用delete,在下面的例子中delete o.x 的弊大于利,因為它改變了o的隱藏類,并使它成為一個"慢對象"。
var o = { x: 1 }; delete o.x; // true o.x; // undefined
你會很容易地在流行的JS庫中找到引用刪除――這是具有語言目的性的。這里需要注意的是避免在運行時修改”hot”對象的結構。JavaScript引擎可以檢測出這種“hot”的對象,并嘗試對其進行優化。如果對象在生命周期中其結構沒有較大的改變,引擎將會更容易優化對象,而delete操作實際上會觸發這種較大的結構改變,因此不利于引擎的優化。
對于null是如何工作也是有誤解的。將一個對象引用設置為null,并沒有使對象變“空”,只是將它的引用設置為空而已。使用o.x= null比使用delete會更好些,但可能也不是很必要。
var o = { x: 1 }; o = null;o; // nullo.x // TypeError
如果此引用是當前對象的最后引用,那么該對象將被作為垃圾回收。如果此引用不是當前對象的最后引用,則該對象是可訪問的且不會被垃圾回收。
另外需要注意的是,全局變量在頁面的生命周期里是不被垃圾回收器清理的。無論頁面打開多久,JavaScript運行時全局對象作用域中的變量會一直存在。
var myGlobalNamespace = {};
全局對象只會在刷新頁面、導航到其他頁面、關閉標簽頁或退出瀏覽器時才會被清理。函數作用域的變量將在超出作用域時被清理,即退出函數時,已經沒有任何引用,這樣的變量就被清理了。
為了使垃圾回收器盡早收集盡可能多的對象,不要hold著不再使用的對象。這里有幾件事需要記住:
接下來,我們談談函數。正如我們已經說過,垃圾收集的工作原理,是通過回收不再是訪問的內存塊(對象)。為了更好地說明這一點,這里有一些例子。
function foo() { var bar = new LargeObject(); bar.someCall();}
當foo返回時,bar指向的對象將會被垃圾收集器自動回收,因為它已沒有任何存在的引用了。
對比一下:
function foo() { var bar = new LargeObject(); bar.someCall(); return bar;}// somewhere elsevar b = foo();
現在我們有一個引用指向bar對象,這樣bar對象的生存周期就從foo的調用一直持續到調用者指定別的變量b(或b超出范圍)。
當你看到一個函數,返回一個內部函數,該內部函數將獲得范圍外的訪問權,即使在外部函數執行之后。這是一個基本的閉包 ―― 可以在特定的上下文中設置的變量的表達式。例如:
function sum (x) { function sumIt(y) { return x + y; }; return sumIt;}// Usagevar sumA = sum(4);var sumB = sumA(3);console.log(sumB); // Returns 7
在sum調用上下文中生成的函數對象(sumIt)是無法被回收的,它被全局變量(sumA)所引用,并且可以通過sumA(n)調用。
讓我們來看看另外一個例子,這里我們可以訪問變量largeStr嗎?
var a = function () { var largeStr = new Array(1000000).join('x'); return function () { return largeStr; };}();
是的,我們可以通過a()訪問largeStr,所以它沒有被回收。下面這個呢?
var a = function () { var smallStr = 'x'; var largeStr = new Array(1000000).join('x'); return function (n) { return smallStr; };}();
我們不能再訪問largeStr了,它已經是垃圾回收候選人了?!咀g者注:因為largeStr已不存在外部引用了】
最糟的內存泄漏地方之一是在循環中,或者在setTimeout()/ setInterval()中,但這是相當常見的。思考下面的例子:
var myObj = { callMeMaybe: function () { var myRef = this; var val = setTimeout(function () { console.log('Time is running out!'); myRef.callMeMaybe(); }, 1000); }};
如果我們運行myObj.callMeMaybe();來啟動定時器,可以看到控制臺每秒打印出“Time is running out!”。如果接著運行myObj =
null,定時器依舊處于激活狀態。為了能夠持續執行,閉包將myObj傳遞給setTimeout,這樣myObj是無法被回收的。相反,它引用到myObj的因為它捕獲了myRef。這跟我們為了保持引用將閉包傳給其他的函數是一樣的。
同樣值得牢記的是,setTimeout/setInterval調用(如函數)中的引用,將需要執行和完成,才可以被垃圾收集。
永遠不要優化代碼,直到你真正需要?,F在經常可以看到一些基準測試,顯示N比M在V8中更為優化,但是在模塊代碼或應用中測試一下會發現,這些優化真正的效果比你期望的要小的多。
做的過多還不如什么都不做. 圖片來源: Tim Sheerman-Chase.
比如我們想要創建這樣一個模塊:
這個問題有幾個不同的因素,雖然也很容易解決。我們如何存儲數據,如何高效地繪制表格并且append到DOM中,如何更優地處理表格事件?
面對這些問題最開始(天真)的做法是使用對象存儲數據并放入數組中,使用jQuery遍歷數據繪制表格并append到DOM中,最后使用事件綁定我們期望地點擊行為。
注意:這不是你應該做的
var moduleA = function () { return { data: dataArrayObject, init: function () { this.addTable(); this.addEvents(); }, addTable: function () { for (var i = 0; i < rows; i++) { $tr = $('<tr></tr>'); for (var j = 0; j < this.data.length; j++) { $tr.append('<td>' + this.data[j]['id'] + '</td>'); } $tr.appendTo($tbody); } }, addEvents: function () { $('table td').on('click', function () { $(this).toggleClass('active'); }); } };}();
這段代碼簡單有效地完成了任務。
但在這種情況下,我們遍歷的數據只是本應該簡單地存放在數組中的數字型屬性ID。有趣的是,直接使用DocumentFragment和本地DOM方法比使用jQuery(以這種方式)來生成表格是更優的選擇,當然,事件代理比單獨綁定每個td具有更高的性能。
要注意雖然jQuery在內部使用DocumentFragment,但是在我們的例子中,代碼在循環內調用append并且這些調用涉及到一些其他的小知識,因此在這里起到的優化作用不大。希望這不會是一個痛點,但請務必進行基準測試,以確保自己代碼ok。
對于我們的例子,上述的做法帶來了(期望的)性能提升。事件代理對簡單的綁定是一種改進,可選的DocumentFragment也起到了助推作用。
var moduleD = function () { return { data: dataArray, init: function () { this.addTable(); this.addEvents(); }, addTable: function () { var td, tr; var frag = document.createDocumentFragment(); var frag2 = document.createDocumentFragment(); for (var i = 0; i < rows; i++) { tr = document.createElement('tr'); for (var j = 0; j < this.data.length; j++) { td = document.createElement('td'); td.appendChild(document.createTextNode(this.data[j])); frag2.appendChild(td); } tr.appendChild(frag2); frag.appendChild(tr); } tbody.appendChild(frag); }, addEvents: function () { $('table').on('click', 'td', function () { $(this).toggleClass('active'); }); } };}();
接下來看看其他提升性能的方式。你也許曾經在哪讀到過使用原型模式比模塊模式更優,或聽說過使用JS模版框架性能更好。有時的確如此,不過使用它們其實是為了代碼更具可讀性。對了,還有預編譯!讓我們看看在實踐中表現的如何?
moduleG = function () {};moduleG.prototype.data = dataArray;moduleG.prototype.init = function () { this.addTable(); this.addEvents();};moduleG.prototype.addTable = function () { var template = _.template($('#template').text()); var html = template({'data' : this.data}); $tbody.append(html);};moduleG.prototype.addEvents = function () { $('table').on('click', 'td', function () { $(this).toggleClass('active'); });};var modG = new moduleG();
事實證明,在這種情況下的帶來的性能提升可以忽略不計。模板和原型的選擇并沒有真正提供更多的東西。也就是說,性能并不是開發者使用它們的原因,給代碼帶來的可讀性、繼承模型和可維護性才是真正的原因。
更復雜的問題包括高效地在canvas上繪制圖片和操作帶或不帶類型數組的像素數據。
在將一些方法用在你自己的應用之前,一定要多了解這些方案的基準測試。也許有人還記得JS模版的shoot-off和隨后的擴展版。你要搞清楚基準測試不是存在于你看不到的那些虛擬應用,而是應該在你的實際代碼中去測試帶來的優化。
詳細介紹了每個V8引擎的優化點在本文討論范圍之外,當然這里也有許多值得一提的技巧。記住這些技巧你就能減少那些性能低下的代碼了。