呼叫棧的英文名叫做Call Stack,大家或多或少是有聽過的,但是對於js呼叫棧的工作方式以及如何在工作中利用這一特性,大部分人可能沒有進行過更深入的研究,這塊內容可以說對我們前端來說就是所謂的基礎知識,咋一看好像用處並沒有很大,但掌握好這個知識點,就可以讓我們在以後可以走的更遠,走的更快!
目錄
- 資料結構:棧
- 呼叫棧是什麼?用來做什麼?
- 呼叫棧的執行機制
- 呼叫棧優化記憶體
- 呼叫棧debug大法
資料結構:棧
棧是一種遵從後進先出(LIFO
)原則的有序集合,新元素都靠近棧頂,舊元素都接近棧底。
生活中的栗子,幫助一下理解:
餐廳裡面堆放的盤子(棧),一開始放的都在下面(先進),後面放的都在上面(後進),洗盤子的時候先從上面開始洗(先出)。
呼叫棧是什麼?用來做什麼?
- 呼叫棧是一種棧結構的資料,它是由呼叫偵組成的。
- 呼叫棧記錄了函式的執行順序和函式內部變數等資訊。
呼叫棧的執行機制
機制:
程式執行到一個函式,它就會將其新增到呼叫棧中,當從這個函式返回的時候,就會將這個函式從呼叫棧中刪掉。
看一下例子幫助理解:
// 呼叫棧中的執行步驟用數字表示
printSquare(5); // 1 新增
function printSquare(x) {
var s = multiply(x, x); // 2 新增 => 3 執行完成,內部沒有再呼叫其他函式,刪掉
console.log(s); // 4 新增 => 5 刪掉
// 執行完成 刪掉printSquare
}
function multiply(x, y) {
return x * y;
}
呼叫棧中的執行步驟如下(刪除multiply的步驟被省略了):
呼叫偵:
每個進入到呼叫棧中的函式,都會分配到一個單獨的棧空間,稱為“呼叫偵”。
在呼叫棧中每個“呼叫偵”都對應一個函式,最上方的呼叫幀稱為“當前幀”,呼叫棧是由所有的呼叫偵形成的。
找到一張圖片,呼叫偵:
呼叫棧優化記憶體
呼叫棧的記憶體消耗:
如上圖,函式的變數等資訊會被呼叫偵儲存起來,所以呼叫偵中的變數不會被垃圾收集器回收。
當函式巢狀的層級比較深了,呼叫棧中的呼叫偵比較多的時候,這些資訊對記憶體消耗是非常大的。
針對這種情況除了我們要儘量避免函式層級巢狀的比較深之外,ES6提供了“尾呼叫優化”來解決呼叫偵過多,引起的記憶體消耗過大的問題。
何謂尾呼叫:
尾呼叫指的是:函式的最後一步是呼叫另一個函式。
function f(x){
return g(x); // 最後一步呼叫另一個函式並且使用return
}
function f(x){
g(x); // 沒有return 不算尾呼叫 因為不知道後面還有沒有操作
// return undefined; // 隱式的return
}
尾呼叫優化優化了什麼?
尾呼叫用來刪除外層無用的呼叫偵,只保留內層函式的呼叫偵,來節省瀏覽器的記憶體。
下面這個例子呼叫棧中的呼叫偵一直只有一項,如果不使用尾呼叫的話會出現三個呼叫偵:
a() // 1 新增a到呼叫棧
function a(){
return b(); // 在呼叫棧中刪除a 新增b
}
function b(){
return c() // 刪除b 新增c
}
防止爆棧:
瀏覽器對呼叫棧都有大小限制,在ES6之前遞迴比較深的話,很容易出現“爆棧”問題(stack overflow)。
現在可以使用“尾呼叫優化”來寫一個“尾遞迴”,只儲存一個呼叫偵,來防止爆棧問題。
注意:
- 只有不再用到外層函式的內部變數,內層函式的呼叫幀才會取代外層函式的呼叫幀。
如果要使用外層函式的變數,可以通過引數的形式傳到內層函式中
function a(){
var aa = 1;
let b = val => aa + val // 使用了外層函式的引數aa
return b(2) // 無法進行尾呼叫優化
}
- 尾呼叫優化只在嚴格模式下開啟,非嚴格模式是無效的。
- 如果環境不支援“尾呼叫優化”,程式碼還可以正常執行,是無害的!
更多:
關於尾遞迴以及更多尾呼叫優化的內容,推薦查閱ES6入門-阮一峰
呼叫棧debug大法
檢視呼叫棧有什麼用
- 檢視函式的呼叫順序是否跟預期一致,比如不同判斷呼叫不同函式。
快速定位問題/修改三方庫的程式碼。
當接手一個歷史專案,或者引用第三方庫出現問題的時候,可以先檢視對應API的呼叫棧,找到其中涉及的關鍵函式,針對性的修復它。
通過檢視呼叫棧的形式,幫助我快速定位問題,修改三方庫的原始碼。
如何檢視呼叫棧
- 只檢視呼叫棧:
console.trace
a()
function a() {
b();
}
function b() {
c()
}
function c() {
let aa = 1;
console.trace()
}
如圖所示,點選右側還能檢視程式碼位置:
bugger
打斷點形式,這也是我最喜歡的除錯方式:
積跬步以至千里
平時需要有意識的去做這種小的優化(我現在就是),儘量寫最佳實踐的程式碼。
專案小的時候可能沒什麼影響,當一個專案體量大的時候,尤其是一些小方法拼接巢狀成一個大的API輸出時,這時呼叫棧中對記憶體的消耗將是巨大的!這種優化也是不可小覷的,積跬步以至千里,諸君共勉!
結語
本文主要講了這幾個方面的內容:
- 理解呼叫棧的執行機制,對程式碼背後的一些執行機制也可以更加了解,幫助我們在百尺竿頭更進一步。
- 我們應該在日常的code中,有意識的使用ES6的“尾呼叫優化”,來減少呼叫棧的長度,節省客戶端記憶體。
- 利用呼叫棧,對第三方庫或者不熟悉的專案,可以更快速的定位問題,提高我們debug速度。
最後:之前寫過一篇關於垃圾回收機制與記憶體洩露的文章,感興趣的同學可以擴充套件一下。
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以上2019/5/19
參考資料: