從內(nèi)存原理的角度深入解析 JS 中變量存儲在堆中還是棧中
JavaScript中基本類型存儲在堆中還是棧中？
---- 不基本類型的基本類型
看到這個問題，相信大家都覺得這個題目實在基礎(chǔ)的不能再基礎(chǔ)了。隨手百度一下，就能看到很多人說：基本類型存在棧中，引用類型存在堆中。
真的這么簡單么？
一、裝不進冰箱的大象
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默認的棧區(qū)大小為984KiB?？隙ㄊ谴娌幌碌摹?/p>
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)存分配的機制。（其內(nèi)存是動態(tài)的）
smi 直接存進內(nèi)存范圍為 ：-231 到 231-1（231≈2*10?）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*10?）？
ECMAScript 標準約定number數(shù)字需要被當成 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?//?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???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?++
在數(shù)字中，一個數(shù)字的值都沒有修改，其他的數(shù)字地址也都變了。
五、小結(jié)：基本類型到底存在哪里？
字符串：?存在堆里，棧中為引用地址，如果存在相同字符串，則引用地址相同。
數(shù)字：? ? ?小整數(shù)存在棧中，其他類型存在堆中。
其他類型：引擎初始化時分配唯一地址，棧中的變量存的是唯一的引用。
這里只能算是大概講明白了基本類型存在哪里，
在學習探索的過程中，雖然一些疑問得到了解答，但是問題卻變得更多了。
本文V8代碼 commitId：
dc81345f7e29b4fb6fbb83aa6374ec835e95b2c9
參考文章：
The story of a V8 performance cliff in React · V8
用JavaScript帶你體驗V8引擎解析字符串 - 書生小龍 - 博客園 (cnblogs.com)
https://v8.dev/blog/react-cliff
https://www.cnblogs.com/QH-Jimmy/p/11160712.html
作者：滴滴 - 六耳? https://www.zhihu.com/question/482433315/answer/2083349992