深入内存原理谈JS中变量存储在堆中还是栈中

JavaScript中基本类型存储在堆中还是栈中？

---- 不基本类型的基本类型

看到这个问题，相信大家都觉得这个题目实在基础的不能再基础了。随手百度一下，就能看到很多人说：基本类型存在栈中，引用类型存在堆中。

真的这么简单么？

一、装不进冰箱的大象

让我们看一下这段代码：

在这里，我们声明了一个67MiB大小的字符串，如果字符串真的存在栈中，这就不好解释了。毕竟，v8默认的栈区大小为984KiB。肯定是存不下的。

注：在不同时期，不同操作系统中V8对于字符串大小的限制并不相同。大概有个范围是256MiB ～ 1GiB

node --v8-options | grep -B0 -A1 stack-size

说到这里，各位是不是心里已经开始疑惑了呢。难道百度的答案不对，得用谷歌搜？

让我们看看这到底是怎么回事。

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()

在这里，我们声明了两个一样的对象，每个对象包括两个相同的字符串。

通过开发者工具，我们看到虽然我们声明了四个字符串，但是其内存指向了同一个地址。

备注：chrome无法查看实际地址，此处为抽象后的地址

这说明了啥？说明了四个字符串中存的是引用地址。

所以上文中那个无法装进冰箱的大象，也就好解释了。字符串并没有存到栈中，而是存到了一个别的地方，再把这个地方的地址存到了栈中。

那，让我们修改一下其中一个字符串的内容

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之前的内存快照

debugger之后的内存快照

我们可以看到，a.s0 一开始内容为 ‘IAmString' ，在我们修改其内容后，地址发生了变化。

而我们新增的a.s2 其内容为 ‘IAmString' ，其地址与其他值为 ‘IAmString'  的变量保持一致。

当我们声明一个字符串时：

1. v8内部有一个名为stringTable的hashmap缓存了所有字符串，在V8阅读我们的代码，转换抽象语法树时，每遇到一个字符串，会根据其特征换算为一个hash值，插入到hashmap中。在之后如果遇到了hash值一致的字符串，会优先从里面取出来进行比对，一致的话就不会生成新字符串类。
2. 缓存字符串时，根据字符串不同采取不同hash方式。

所以让我们梳理一下，在我们创建字符串的时候，V8会先从内存中（哈希表）查找是否有已经创建的完全一致的字符串，如果存在，直接复用。如果不存在，则开辟一块新的内存空间存进这个字符串，然后把地址赋到变量中。这也是为什么我们不能直接用下标的方式修改字符串: V8中的字符串都是不可变的。

拿出一个js的基本类型拷贝举例讲一下v8的实现逻辑和常规的大家理解的逻辑(雅文)

 例:

var a = "刘潇洒";   // V8读取字符串后，去stringTable查找是否存在 不存在 hashTable 插入 '刘潇洒' 并把'刘潇洒'的引用存入 a
var b = a; // 直接拷贝 '刘潇洒' 的引用 
b = "谭雅文"; // 查找 无 存入stringTable

疑问点：

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;   // 疑问点： 字符串拼接做了哪些操作？
a.s4 = a.s2+a.s

同时申请两个拼接的字符串，内容相同。

可以看到，虽然其内容相同。但是地址并不相同。而且，地址前方的Map描述也发生了变化。

字符串拼接时如果以传统方式（如 SeqString）存储，拼接操作的时间复杂度为 O(n) ，采用 绳索结构[Rope Structure] （也就是 ConsString 所采用的数据结构）可以减少拼接所花费的时间。

如果字符串是这样，那别的基本类型也是如此么？

三、如朕亲临的 ‘奇球'

说完字符串，让我们看看V8中另外一类典型的‘基本类型'：oddBall。

拓展自oddBall的type

让我们再做一个小实验：

我们可以看到 上图中列举的基本类型，地址也是相同的。在赋值时，也是就地复用。（而且这些拓展自oddBall的基本类型，其地址是固定的，也就是说，在V8跑起来的第一时间，不管我们有没有声明这些基本类型，他们都已经被创建完毕了。而我们声明对象时，赋的是他们的引用。这也可以解释为什么我们说基本类型是赋到栈中：在V8中，存放在 @73 的值，永远是空字符串，那么v8就可以等效把这些地址视为值本身。）

让我们看看源码，验证一下：

生成各种oddBall类型的方法，可以看出返回的是一个地址

undefined赋值给一个变量，其实赋的是地址

getRoot方法

偏移量定义的地方

四、扑朔迷离的数字

之所以叫扑朔迷离的数字，是因为还没有搞明白其分配与改变时内存分配的机制。（其内存是动态的）

数字在V8中分为 smi 和 heapNumber。

smi 直接存进内存范围为 ：-2³¹ 到 2³¹-1（2³¹≈2*10⁹）的整数

heapNumber 类似字符串 不可变范围为 ：所有非smi的数字

最低位用来表示是否为指针 最低位为1 则是一个指针

const o = {
  x: 42,  // Smi
  y: 4.2, // HeapNumber
};

o.x 中的 42 会被当成 Smi 直接存储在对象本身，而 o.y 中的 4.2 需要额外开辟一个内存实体存放，并将 o.y 的对象指针指向该内存实体。

如果是 32 位操作系统，用32位表示smi 可以理解，可是64位操作系统中，为什么 smi 范围也是 -2³¹ 到 2³¹-1（2³¹≈2*10⁹）？

ECMAScript 标准约定 number 数字需要被当成 64 位双精度浮点数处理，但事实上，一直使用 64 位去存储任何数字实际是非常低效的（空间低效，计算时间低效 smi大量使用位运算），所以 JavaScript 引擎并不总会使用 64 位去存储数字，引擎在内部可以采用其他内存表示方式（如 32 位），只要保证数字外部所有能被监测到的特性对齐 64 位的表现就行。

const cycleLimit = 50000
console.time('heapNumber')
const foo = { x: 1.1 };
for (let i = 0; i < cycleLimit; ++i) {
// 创建了多出来的heapNumber实例
  foo.x += 1; 
}
console.timeEnd('heapNumber') // slow   


console.time('smi')
const bar = { x: 1.0 };
for (let i = 0; i < cycleLimit; ++i) {
  bar.x += 1;
}
console.timeEnd('smi')  // fast

疑问点：

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 ++

在数字中，一个数字的值都没有修改，其他的数字地址也都变了。

五、小结：基本类型到底存在哪里？

字符串：   存在堆里，栈中为引用地址，如果存在相同字符串，则引用地址相同。

数字：        小整数存在栈中，其他类型存在堆中。

其他类型：引擎初始化时分配唯一地址，栈中的变量存的是唯一的引用。

这里只能算是大概讲明白了基本类型存在哪里，

到此这篇关于深入内存原理谈JS中变量存储在堆中还是栈中的文章就介绍到这了,更多相关JS中变量存储在堆中还是栈中内容请搜索脚本之家以前的文章或继续浏览下面的相关文章希望大家以后多多支持脚本之家！

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