前端内存泄露浅析

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手上负责的vue项目最近出现一个这样的问题,用户用着用着就出现:”喔唷,崩溃啦!“的提示。

做了以下性能优化尝试:

  • 主动销毁对象及其子对象
  • 主动取消监听listener
  • 本地搜索减少组件DOM渲染

主动销毁对象及其子对象

vue-cropper.js,组件实例不会主动销毁,需要主动调用destroy方法销毁。 createjs/easeljs,组件实例需要手动销毁canvas画布,maker.stage.canvas = null;maker.stage.removeAllChildren();

主动取消监听listener

createjs/easeljs,maker.stage._eventListeners = null;maker.stage.removeAllEventListeners();

本地搜索减少组件DOM渲染

iview的select组件,当数据量过大时,DOM渲染会占用很大的内存,非常吃性能。因此为其增加了渲染指定个数的功能,例如首次渲染只渲染20个,之后的搜索从已经加载好的数据中搜索并渲染。

有一定的收效,但是在仍然存在性能问题,切换菜单的过程中,Memory中的Javascript VM instance以100MB/次的速度增加,而且还是在没有数据的情况下。

因此,迫切的需要一次深度的性能优化,以解决当前项目遇到的问题。

解决完这个问题我将增强技能:

  • Chrome DevTools的Memory,Performance工具的应用
  • vue相关,javascript相关,DOM相关的未知内存泄漏知识点

我将记录以下深度分析内存泄露的相关内容:

  • 内存泄露分析Snapshot相关知识点
  • 内存泄露分析Snapshot的疑惑和实践
  • Chrome DevTools Elements的Event Listeners分析内存泄露

内存泄露分析Snapshot相关知识点

JS heap size

window.performance.memory对象的属性。

jsHeapSizeLimit: 2197815296
totalJSHeapSize: 12068848
usedJSHeapSize: 10730032

totalJSHeapSize和usedJSHeapSize的区别是什么? usedJsHeapSize是内存总数:指的是JS对象占用的内存,包括V8内部对象。 totalJsHeapSize是当前内存总数:指的是JS堆的占用的内存,包括任意js对象的空闲内存

通过以下代码,可以观察当前document的usedJSHeapSize占用状况,从而分析是否存在内存泄露性能问题。

setInterval(()=>{
	console.log(performance.memory);
},2000)

image

通过观察可以发现,js占用内存(不包括空闲内存)在一直升高,停留一段时间以后也GC不到页面初始化的的大小。 因此可以得出结论,存在内存泄露。

也可以在Chrome的任务管理器中,开启JavaScript使用的内存的监控。但是这样会开启看到所有tab甚至是插件的内存占用信息,不如code的方式直观和geek。

Heap snapshot

堆快照。其实就是当前页面的js对象及其相关的DOM节点的内存分布情况。

  • 内存未泄露堆快照
  • 内存泄露堆快照

可以在内存泄露前生成一份堆快照,再在内存泄露后生成一份堆快照。通过对比的方式,找出两份堆快照存在的内存泄露点。最好是在一次操作后分析,以便分析出问题。

Shallow Size

Shallow Size 是对象本身hold的内存。 js会为对象自身开辟一些空间用来存储数据。js中string和array会有明显的shallow size, 不过它们主要在渲染内存中存储,在js heap上仅仅暴露一个包裹对象。 渲染内存指的是监测页面的所有内存:

  • 原生内存(native memory)
  • 页面的js堆内存(js Heap memory)
  • 页面开启的所有worker的js堆内存(JS heap memory of all dedicated workers)

参考资料:即使是一个小对象,都可能间接的hold了庞大的内存。从而导致自动GC程序不能处理掉这些被间接hold的内存。

Retained Size

这是删除了对象及其依赖对象后,可以释放的内存大小,这些依赖从GC root是无法访问到的。

官方解释很拗口,简单理解其实就是对象及其依赖对象的内存大小

Comparison中的分析字段

  • # New 新创建的对象个数。
  • # Deleted 删除的对象个数。
  • # Delta 发生变化的全部对象的个数。净增对象个数。
  • Alloc.Size 已经分配的使用中的内存空间。
  • Freed Size 新对象释放出的内存空间。
  • Size Delta 发生变化的释放内存的全部空间。净增内存空间。

Heap Snapshot中的Constructor

  • (closure) 通过函数闭包对一组对象的引用计数
  • (array、string、number、regexp) 不同对象类型的列表,Array,String,Number,RexExp的属性
  • (已编译代码) 与已编译代码相关的任何内容。
  • HTMLDivElement、HTMLAnchorElement、DocumentFragment DOM对象。
  • Dep、Observer、VNode、Watcher、VueComponent 这些是vue特有的对象。

一个构造函数的属性

  • code :: (CompileLazy builtin) V8的builtins
  • context :: system/NativeContext V8的heap/factory.cc
  • feedback_cell::system V8的heap/factory.cc
  • map::system/Map V8的heap/factory.cc
  • shared [V8的heap/factory.cc]指的是SharedFunctionInfos 这是一个介于函数和已编译代码的对象,SFI没有上下文。
    • function_data 函数数据
    • name_or_scope_info 函数名称和作用域信息
    • script_or_debug_info 脚本或者debug信息

Shallow size、Retained size、Freed size、Delta size的size是以什么为单位?

所有的size都是以字节为单位的。

Note: Both the Shallow and Retained size columns represent data in bytes.

内存泄露分析Snapshot的疑惑和实践

为什么一次菜单切换会导致6MB的内存泄露?

image

image

素材列表->产品列表->素材列表,增加了6MB的内存占用。 经过对比发现,主要增大的是Object的Retained Size,从26913个(37%)增大到32933个(49%),增大了12%。

刚好VueComponent也从377个(10%)增大到600个(22%),也是从增大了12%。

所以初步断定,是由于VueComponent没有GC导致的。

第一组疑问(理论):

  • 是有对象没有被销毁吗?
  • 是对象销毁了但是由于其他对象依赖它,导致销毁失败吗?
  • 是对象销毁了但是由于其他对象依赖它的子对象,导致销毁失败吗?

以上信息是在Summary中展示的,那么如何对比两次快照呢? Chrome DevTools提供了一个非常便利的功能,Comparison,切换到想要对比的Snapshot,即可得到2次内存占用的diff。

经过第二次和第一次的对比,我们得到这张对比分析图。 image

第二组疑问(实践): 组件作为实例的组件,不会跟随父组件自动销毁吗? 是不是通用组件的问题?一个通用组件在多处引用,导致页面销毁后,当前实例的组件没有彻底销毁?

#Delta值最高的(closure)是主要的原因吗?

image

在(closure)的末尾,我们找到很熟悉的通用组件面孔,以此为出发点去做分析。

image

分析 ./src/components/uploadToOss组件

image shared是很可疑的,点开以后是下图的场景。

组件在这里出现,说明这个模块/组件闭包内部变量使用完后没有置为null

vue并不会监测到组件/模块不再使用,所以我们需要在vue的destroyed或者beforeDestroy生命周期中做主动销毁。

<script>
import ALIOSS from '@/components/uploadToOss';
let commonOSS = new ALIOSS();

export default {
    beforeDestroy() {
        commonOSS = null; // 这是新增的代码,销毁创建的上传OSS组件实例,释放闭包空间
    }
}
</script>

一定要注意,vue是监测不到我们不用某些模块的,只有绑定在vue实例上的实例才会与组件一起销毁,没有绑定的一定要主动销毁。

置为null前 image

置为null后 image

我们成功释放了112byte,也就是0.112Kb的内存!

  • 是有对象没有被销毁吗?是的,引入的模块没有被销毁。
  • 是对象销毁了但是由于其他对象依赖它,导致销毁失败吗?不是,我们暴露的一般是一个class,新建的实例有自己的上下文,不存在单文件组件间互相引用,因此是独立的。
  • 是对象销毁了但是由于其他对象依赖它的子对象,导致销毁失败吗?对象销毁后其子对象也会自动销毁。
  • 组件作为实例的组件,不会跟随父组件自动销毁吗?会销毁的。每次引入都是独立的。
  • 是不是通用组件的问题?一个通用组件在多处引用,导致页面销毁后,当前实例的组件没有彻底销毁?不是。但不是由于多初引入导致的,而是由于没有主动将组件创建的闭包变量置null导致的。

这次分析给了我们一个启示呢?在利用class Filter去搜索constructor,观察delta size是否为负数,freed size是否不为0,这样就可以判断出模块有没有彻底销毁。

费了半天劲,最后只优化了0.012Kb,这不和没优化没差吗?

试着从VueComponent的对比找找原因:在产品列表快照,我们发现了残留的未被销毁的素材列表的Table组件。

image image

所以几乎可以确定的是,切换到素材列表页面的Table组件,没有被完全销毁,在产品列表中依然可以找到它的身影。

所以,是iView的Table组件存在内存泄露?还是vue本身存在内存泄露?

再经过对比element-ui和iView,发现iView确实是存在内存泄漏的,内存占用一直降不下来,而element-ui过一会儿就会降到正常值。所以不是Vue的原因。

和老大讨论了一下,之后可能会替换成其他的UI框架。

目前的方案是监听window.performance.memory对象,一段时间内持续大于某个阀值时,会提醒用户主动刷新页面,从而释放出泄露掉的内存。 image

关于iView内存泄露的讨论:

我的验证方式:

  • iView官网几次切换后停留到同一个页面,element-ui官网切换 观察同一个页面的内存占用
  • 本地项目几次切换后停留到同一个页面,对比VueComponent个数,并找出其他页面的组件

image 就拿这个来说,我做了如下的切换foo->bar->foo->baz->foo后,获取到这个快照对比。

从图上可以看出,VueComponent新建了612个,删除了9个,净增603个,分配了17.296Kb的内存,释放了0.504Kb的内存(看到这个释放程度我真的佛了),净增16.792Kb的内存。造成了16.792Kb的内存泄露。

可能你觉得16.792Kb不算什么,因为它在我的这次分析里,内存泄露情况只排第19,排名第一第二的分别泄露了598Kb,506Kb。

image

Chrome DevTools Elements的Event Listeners分析内存泄露

vue中的全局事件销毁,避免listener内存泄露。

DOM0级事件销毁

window.onbeforeunload = () => {};
window.onbeforeunload = null; // 销毁,可以在vue的destroyed生命周期(最好在这个,因为无需在beforeDestroy引用vue实例)或beforeDestroy。

DOM2级事件销毁

this.foo= (e) => {}
window.addEventListener('resize', this.foo);
window.removeEventListener('resize', this.foo);// 销毁,可以在vue的beforeDestroy生命周期(引用vue实例最好在这个周期销毁)或destroyed。

全局事件销毁前(内存释放前): image image

全局事件销毁后(内存释放后): image image

通过观察可以发现,一次菜单切换,减少了一个冗余的全局事件监听器,性能有些许提升。

总结与思考

经过一系列分析我们发现,可以通过以下几种方式分析内存泄露的问题并修复。

  • 监听在window的事件没有解绑
  • 绑在EventBus的事件没有解绑
  • 第三方库创建的实例没有调用销毁函数
  • 自定义组件/模块闭包内部变量未被销毁

前端同学在选型前端UI框架时,不妨先测试测试是否存在内存泄露。

斯世浊清,全赖吾辈激扬!

参考资料:

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