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JS内存泄漏排查方法——Chrome Profiles

2013-08-08 18:31  臭小子1983  阅读(768)  评论(0)  编辑  收藏  举报
一、概述

Google Chrome浏览器提供了非常强大的JS调试工具，Heap Profiling便是其中一个。Heap Profiling可以记录当前的堆内存（heap）快照，并生成对象的描述文件，该描述文件给出了当时JS运行所用到的所有对象，以及这些对象所占用的内存大小、引用的层级关系等等。这些描述文件为内存泄漏的排查提供了非常有用的信息。

注意：本文里的所有例子均基于Google Chrome浏览器。

什么是heap

JS运行的时候，会有栈内存（stack）和堆内存（heap），当我们用new实例化一个类的时候，这个new出来的对象就保存在heap里面，而这个对象的引用则存储在stack里。程序通过stack里的引用找到这个对象。例如var a = [1,2,3];，a是存储在stack里的引用，heap里存储着内容为[1,2,3]的Array对象。

二、Heap Profiling

打开工具

打开Chrome浏览器（版本25.0.1364.152 m），打开要监视的网站（这里以游戏大厅为例），按下F12调出调试工具，点击“Profiles”标签。可以看到下图：

<ignore_js_op style="word-wrap: break-word;">图片1.jpg

可以看到，该面板可以监控CPU、CSS和内存，选中“Take Heap Snapshot”，点击“Start”按钮，就可以拍下当前JS的heap快照，如下图所示：

<ignore_js_op style="word-wrap: break-word;">图片2.jpg

右边视图列出了heap里的对象列表。由于游戏大厅使用了Quark游戏库，所以这里可以清楚地看到Quark.XXX之类的类名称（即Function对象的引用名称）。

注意：每次拍快照前，都会先自动执行一次GC，所以在视图里的对象都是可及的。

视图解释

列字段解释：

Constructor -- 类名Distance -- 估计是对象到根的引用层级距离

Objects Count -- 给出了当前有多少个该类的对象

Shallow Size -- 对象所占内存（不包含内部引用的其它对象所占的内存）(单位：字节)

Retained Size -- 对象所占总内存（包含内部引用的其它对象所占的内存）(单位：字节)


下面解释一下部分类名称所代表的意思：

(compiled code) -- 未知，估计是程序代码区

(closure) -- 闭包(array) -- 未知

Object -- JS对象类型(system) -- 未知

(string) -- 字符串类型，有时对象里添加了新属性，属性的名称也会出现在这里

Array -- JS数组类型cls -- 游戏大厅特有的继承类

Window -- JS的window对象

Quark.DisplayObjectContainer -- Quark引擎的显示容器类

Quark.ImageContainer -- Quark引擎的图片类

Quark.Text -- Quark引擎的文本类

Quark.ToggleButton -- Quark引擎的开关按钮类


对于cls这个类名，是由于游戏大厅的继承机制里会使用“cls”这个引用名称，指向新建的继承类，所以凡是使用了该继承机制的类实例化出来的对象，都放在这里。例如程序中有一个类ClassA，继承了Quark.Text，则new出来的对象是放在cls里，不是放在Quark.Text里。


查看对象内容

点击类名左边的三角形，可以看到所有该类的对象。对象后面的“@70035”表示的是该对象的ID（有人会错认为是内存地址，GC执行后，内存地址是会变的，但对象ID不会）。把鼠标停留在某一个对象上，会显示出该对象的内部属性和当时的值。

<ignore_js_op style="word-wrap: break-word;">图片3.png

这个视图有助于我们辨别这是哪个对象。但该视图跟踪不了是被谁引用了。


查看对象的引用关系

点击其中一个对象，能看到对象的引用层级关系，如下图：

<ignore_js_op style="word-wrap: break-word;">图片4.png

Object's retaining tree视图显示出了该对象被哪些对象引用了，以及这个引用的名称。图中的这个对象被5个对象引用了，分别是：

1. 一个cls对象的_txtContent变量；

2. 一个闭包函数的context变量；

3. 同一个闭包函数的self变量；

4. 一个数组对象的0位置；

5. 一个Quark.Tween对象的target变量。


看到context和self这两个引用，可以知道这个Quark.Text对象使用了JS常用的上下文绑定机制，被一个闭包里的变量引用着，相当于该Quark.Text对象多了两个引用，这种情况比较容易出现内存泄漏，如果闭包函数不释放，这个Quark.Text对象也释放不了。

展开_textContent，可以看到下一级的引用：

<ignore_js_op style="word-wrap: break-word;">图片5.png

把这个树状图反过来看，可以看到，该对象(ID @70035)其中的一条引用链是这样的：

GameListV       _curV       _gameListV    省略...
                  \         |        /
                    \       |       /
                  _noticeWidget
                           |
                     _noticeC
                           |
                     _noticeV
                           |
                  _txtContent
                           ||
             Quark.Text @70035

内存快照的对比通过快照对比的功能，可以知道程序在运行期间哪些对象变更了。

刚才已经拍下了一个快照，接下来再拍一次，如下图：

<ignore_js_op style="word-wrap: break-word;">图片6.png

点击图中的黑色实心圆圈按钮，即可得到第二个内存快照：

<ignore_js_op style="word-wrap: break-word;">图片7.png

然后点击图中的“Snapshot 2”，视图才会切换到第二次拍的快照。

<ignore_js_op style="word-wrap: break-word;">图片8.png

点击图中的“Summary”，可弹出一个列表，选择“Comparison”选项，结果如下图：

<ignore_js_op style="word-wrap: break-word;">图片9.png

这个视图列出了当前视图与上一个视图的对象差异。列名字段解释：# New -- 新建了多少个对象# Deleted -- 回收了多少个对象# Delta -- 对象变化值，即新建的对象个数减去回收了的对象个数Size Delta -- 变化的内存大小(字节)注意Delta字段，尤其是值大于0的对象。下面以Quark.Tween为例子，展开该对象，可看到如下图所示：

<ignore_js_op style="word-wrap: break-word;">图片10.png

在“# New”列里，如果有“.”，则表示是新建的对象。

在“# Deleted”列里，如果有“.”，则表示是回收了的对象。

平时排查问题的时候，应该多拍几次快照进行对比，这样有利于找出其中的规律。


三、内存泄漏的排查

JS程序的内存溢出后，会使某一段函数体永远失效（取决于当时的JS代码运行到哪一个函数），通常表现为程序突然卡死或程序出现异常。

这时我们就要对该JS程序进行内存泄漏的排查，找出哪些对象所占用的内存没有释放。这些对象通常都是开发者以为释放掉了，但事实上仍被某个闭包引用着，或者放在某个数组里面。


观察者模式引起的内存泄漏

有时我们需要在程序中加入观察者模式（Observer）来解藕一些模块，但如果使用不当，也会带来内存泄漏的问题。

排查这类型的内存泄漏问题，主要重点关注被引用的对象类型是闭包（closure）和数组Array的对象。

下面以德州扑克游戏为例：

<ignore_js_op style="word-wrap: break-word;">图片11.png

<ignore_js_op style="word-wrap: break-word;">图片12.png

测试人员发现德州扑克游戏存在内存溢出的问题，重现步骤：进入游戏--退出到分区--再进入游戏--再退出到分区，如此反复几次便出现游戏卡死的问题。

排查的步骤如下：

1.打开游戏；

2.进入第一个分区（快速场5/10）；

3.进入后，拍下内存快照；

4.退出到刚才的分区界面；

5.再次进入同一个分区；

6.进入后，再次拍下内存快照；

7.重复步骤2到6，直到拍下5组内存快照；

8.将每组的视图都转换到Comparison对比视图；

9.进行内存对比分析。

经过上面的步骤后，可以得到下图结果：

<ignore_js_op style="word-wrap: break-word;">图片13.png

先看最后一个快照，可以看到闭包（closure）+1，这是需要重点关注的部分。（string）、（system）和（compiled code）类型可以不管，因为提供的信息不多。

<ignore_js_op style="word-wrap: break-word;">图片14.png

接着点击倒数第二个快照，看到闭包（closure）类型也是+1。

<ignore_js_op style="word-wrap: break-word;">图片15.png

接着再看上一个快照，闭包还是+1。

这说明每次进入游戏都会创建这个闭包函数，并且退出到分区的时候没有销毁。

展开（closure），可以看到非常多的function对象：

<ignore_js_op style="word-wrap: break-word;">图片16.png

建新的闭包数量是49个，回收的闭包数量是48个，即是说这次操作有48个闭包正确释放了，有一个忘记释放了。每个新建和回收的function对象的ID都不一样，找不到任何的关联性，无法定位是哪一个闭包函数出了问题。

接下来打开Object's retaining tree视图，查找引用里是否存在不断增大的数组。

如下图，展开“Snapshot 5”每个function对象的引用：

<ignore_js_op style="word-wrap: break-word;">图片17.png

其中有个function对象的引用deleFunc存放在一个数组里，下标是4，数组的对象ID是@45599。

继续查找“Snapshot 4”的function对象：

<ignore_js_op style="word-wrap: break-word;">图片18.png

发现这里有一个function的引用名称也是deleFunc，也存放在ID为@45599的数组里，下标是3。这个对象极有可能是没有释放掉的闭包。

继续查看“Snapshot 3”里的function对象：

<ignore_js_op style="word-wrap: break-word;">图片19.png

从图中可以看到同一个function对象，下标是2。那么这里一定存在内存泄漏问题。
数组下面有一个引用名称“login_success”，在程序里搜索一下该关键字，终于定位到有问题的代码。因为进入游戏的时候注册了“login_success”通知：
ob.addListener("login_success", _onLoginSuc);
但退出到分区的时候，没有移除该通知，下次进入游戏的时候，又再注册了一次，所以造成function不断增加。改成退出到分区的时候移除该通知：
ob.removeListener("login_success", _onLoginSuc);
这样就成功解决这个内存泄漏的问题了。

德州扑克这种问题多数见于观察者设计模式中，使用一个全局数组存储所有注册的通知，如果忘记移除通知，则该数组会不断增大，最终造成内存溢出。


上下文绑定引起的内存泄漏

很多时候我们会用到上下文绑定函数bind（也有些人写成delegate），无论是自己实现的bind方法还是JS原生的bind方法，都会有内存泄漏的隐患。

下面举一个简单的例子：        
<script type="text/javascript">
                var ClassA = function(name){
                        this.name = name;
                        this.func = null;
                };

                var a = new ClassA("a");
                var b = new ClassA("b");

                b.func = bind(function(){
                        console.log("I am " + this.name);
                }, a);

                b.func();  //输出 I am a

                a = null;        //释放a
                //b = null;        //释放b

                //模拟上下文绑定
                function bind(func, self){
                        return function(){
                                return func.apply(self);
                        };
                }; 
</script>
上面的代码中，bind通过闭包来保存上下文self，使得事件b.func里的this指向的是a，而不是b。
首先我们把b = null;注释掉，只释放a。看一下内存快照：

<ignore_js_op style="word-wrap: break-word;">图片20.png

可以看到有两个ClassA对象，这与我们的本意不相符，我们释放了a，应该只存在一个ClassA对象b才对。

<ignore_js_op style="word-wrap: break-word;">图片21.png

从上面两个图可以看出这两个对象中，一个是b，另一个并不是a，因为a这个引用已经置空了。第二个ClassA对象是bind里的闭包的上下文self，self与a引用同一个对象。虽然a释放了，但由于b没有释放，或者b.func没有释放，使得闭包里的self也一直存在。要释放self，可以执行b=null或者b.func=null。

把代码改成：        

<script type="text/javascript">
                var ClassA = function(name){
                        this.name = name;
                        this.func = null;
                };

                var a = new ClassA("a");
                var b = new ClassA("b");

                b.func = bind(function(){
                        console.log("I am " + this.name);
                }, a);

                b.func();        //输出 I am a
                a = null;        //释放a

                b.func = null;        //释放self

                //模拟上下文绑定
                function bind(func, self){
                        return function(){
                                return func.apply(self);
                        };
                };
</script>

再看看内存：

<ignore_js_op style="word-wrap: break-word;">图片22.png

可以看到只剩下一个ClassA对象b了，a已被释放掉了。


四、结语

JS的灵活性既是优点也是缺点，平时写代码时要注意内存泄漏的问题。当代码量非常庞大的时候，就不能仅靠复查代码来排查问题，必须要有一些监控对比工具来协助排查。

之前排查内存泄漏问题的时候，总结出以下几种常见的情况：

1.闭包上下文绑定后没有释放；

2.观察者模式在添加通知后，没有及时清理掉；

3.定时器的处理函数没有及时释放，没有调用clearInterval方法；

4.视图层有些控件重复添加，没有移除。