在 《一次 Node.js 應用記憶體暴漲分析》中，我們處理了一個 Node.js vm 引發的記憶體洩漏問題，處理過程也是比較艱辛。而在我們實際開發中，可能經常會碰到記憶體洩漏的問題，但很多情況下，我們對於這種問題的處理是有些迷茫的，沒有一定的操作流程，效率比較低。雖然這種問題對於經驗的要求比較高，但如果有一個簡單的排查流程，還是會有一定幫助的。
這裡簡單整理一個流程，歡迎一起探討，補充。
基礎知識
Node.js 程式的記憶體管理，都是有 V8 自動處理的，包括記憶體分配和釋放。那麼 V8 什麼時候會將記憶體釋放呢？
在 V8 內部，會為程式中的所有變數構建一個圖，來表示變數間的關聯關係，當變數從根節點無法觸達時，就意味著這個變數不會再被使用了，就是可以回收的了。
而這個回收是一個過程性的，從快速 GC 到 最後的 Full GC，是需要一段時間的。
另外，Full GC 是有觸發閾值的，所以可能會出現記憶體長期佔用在一個高值，也可以算是一種記憶體洩漏，可以從《一次 Node.js 應用記憶體暴漲分析》中找到例子。還有一種就是引用不釋放，導致無法進入 GC 環節，並且一直產生新的佔用，這一般會發生在 Javascript 層面。
所以，定位記憶體洩漏問題，一般方案就是找那些不被使用又不會被釋放的變數，處理了這些變數，問題一般就可以解決了。如果是 Node.js 底層變數不釋放，除了提交 issue 等待解決外，只能通過優化啟動引數來解決。
如何找出並解決問題
工具
工欲善其事必先利其器，在排查時，我們還是需要一些工具來幫忙的。
devTool
這個是今年初出的 Node.js 除錯工具，基於 Electron 將 Node.js 和 Chromium 的功能融合在了一起。操作起來比 node-inspector 方便，開放的 Timeline 功能還是比較實用的，雖然不是實時顯示。
僅需要 devtool xxx.js，還可以通過 .devtoolrc 來進行引數定製，具體見 GitHub
heapdump + chrome devTool
這個是比較傳統的定位記憶體洩漏的組合。heapdump 可以直接在程式碼中呼叫生成記憶體快照，然後將快照檔案匯入到 chrome devTool 進行分析，之後操作其實和前者就差不多了。不過，這個方案和前者有一點區別就是，前者實際還是在瀏覽器環境中，所以生成的記憶體快照會有一些 DOM 物件的存在，會有一定的干擾。而這個方案，是直接呼叫底層 V8 的方法，生成的快照只有 Node.js 環境中的物件。
memwatch
這個可以在程式碼裡直接使用，實時檢測記憶體動態，當發生記憶體洩漏的時候，會觸發 ‘leak’ 事件，會傳遞當前的堆狀態，配合 heapdump 有奇效。詳見 memwatch。
流程
一、重現問題
對於垃圾回收，V8 引擎有很複雜的邏輯來決定什麼時候進行回收。很多時候，當我們發現 Node.js 程式所使用的記憶體快速增長的時候，並不能確定是否是記憶體洩漏導致的，很有可能是程式設計問題，導致記憶體的不合理利用。只有當垃圾回收觸發，未使用記憶體被釋放後，記憶體增長還在持續，我們才能確定是發生了記憶體洩漏。
隱藏的記憶體洩漏問題，大多是有觸發條件的，重現問題是需要這些條件的，所以我們在平時寫程式碼的時候，可以將一些重要環節的引數細節列印在 log 中，這樣我們在重現問題是就不會摸不著頭腦，亂試一氣。
有了引數可以用來重現問題，接下來要確定問題。我們要確定，這部分記憶體是否沒有被 GC 正確釋放。那麼問題來了，我們如何知道程式進行了垃圾回收呢？很顯然，等待並不是辦法，我們要主動。
在 Node.js 的啟動引數中，提供了暴露手動呼叫 GC 方法的引數，即 --expose-gc。我們用這個引數來啟動應用後，就可以在程式碼中呼叫 global.gc() 手動觸發垃圾回收操作。同時，使用 process.memoryUsage().heapUsed 獲取程式執行時所佔用的記憶體。如果 GC 之後，記憶體依然沒有下降，就可以確定是記憶體洩露了。
二、生成記憶體快照
既然記憶體是問題，我們就需要獲取程式執行的記憶體快照來幫助定位問題。但記憶體快照並不是隨便打得，是有一定技巧的。
我們至少要生成三次記憶體快照，才能更好的定位問題。這三次中又一次要在問題出現前生成，之後可以在問題持續的過程中生成兩次或更多。
為什麼要這樣做呢？理解起來很簡單。第一次是為了獲取正常情況下的堆疊資訊，而在問題出現後，堆疊資訊一定會發生變化，有了第一次的資訊，我們才好進行後面的比對，過濾一些無用的資訊。而後兩次的快照，用來比對某一物件的堆疊變化，來確定是否是有問題的物件。下面會詳細應用到。
三、定位問題
用 devTool 的可以忽略下面的過程：
開啟 Chrome Devtools ，進入到 Profiles 選項卡，點 Load 按鈕，載入之前生成的快照。
對於記憶體快照，有四個檢視，Summary，Comparison，Containment，Statistics，這裡面常用的是前三個。
在 Summary 檢視中，我們可以看到當前快照的全部資訊，以及多個快照之間的資訊。在列表裡顯示的都是物件的建構函式名字，可以先忽略被括號包裹的物件，優先觀察其他的物件，最後再來看他們。後面的 shallow size 表示的是物件自身的大小，retained size 表示的是物件和它依賴物件的大小，一般是 GC 不可達的。
在 Comparison 檢視中，我們可以進行多個快照之間的對比，這個用處比較大，如果我們將前兩次快照進行對比，可能比較快速的定位出問題的物件。注意觀察 New、Deleted、Delta，如果是記憶體洩漏的物件，可能是一直在 New，而沒有 Deleted。
在 Containment 檢視中，我們可以檢視整個 GC 路徑，當然一般不會用到。因為展開在 Summary 和 Comparison 列舉的每一項，都可以看到從 GC roots 到這個物件的路徑。通過這些路徑，你可以看到這個物件的控制程式碼被什麼持有，從而定位問題產生的原因。值的注意的是，其中背景色黃色的，表示這個物件在 Javascript 中還存在引用，所以可能沒有被清除。如果是紅色的，表示的是這個物件在 Javascript 中不存在引用，但是依然存活在記憶體中，一般常見於 DOM 物件，它們存放的位置和 Javascript 中物件還是有不同的，在 Node.js 中很少遇見。
更多的操作方法，可以看這個視訊 Memory Profiling with Chrome DevTools 和 Memory Management Masterclass。還有 Chrome 的文件 Memory Profiling（舊） 和 Memory Diagnosis（新）。講的還是很詳細的。（請自備梯子）
四、解決問題
一般在 Javascript 中存在引用而導致記憶體洩漏的情況，是比較好處理的，只需要在使用後及時的將引用釋放掉即可。
但像 《一次 Node.js 應用記憶體暴漲分析》 所存在的那種記憶體問題，是屬於底層機制的問題，如果等不了 bugfix，就只能先通過一些啟動引數來優化記憶體管理。常用的引數：
--max-old-space-size限制老生區大小，可以控制記憶體佔用的最大值，即使發生洩漏，也不會讓記憶體佔用保持很高。可以根據開啟程式數以及是否同機部署來優化。--gc_global這其實是個 V8 的 debug flag，讓 GC 永遠都是 Full GC，使用上會有一定的效能損耗，根據應用複雜度不同，損耗不同。
當我們找到問題，進行修復後，重複上面的步驟，確認問題已經被解決。有時可能一次並不能解決問題，所以耐心還是很重要的。
實戰
可以在這裡下載使用到的程式碼， GitHub，進入 memory-leak 資料夾。
我們來舉個例子，應用上面的步驟排查問題，使用 leak-memory 的例子，程式碼還有另外一個例子，可以自己實踐。
這裡我們為了方便，我們使用了 devTool。
devTool leak-memory.js
然後在開啟的介面中進入記憶體快照介面，生成第一次快照。當控制檯有輸出後，間隔的生成兩次快照，結果如下。
我們切換檢視，對比下三次快照間的區別，可以看到 Foo 這個物件一直在建立而沒有被刪除。
我們展開 Foo，選擇下面的一個例項，檢視它的 GC path，可以看到它一直被 neverRelease 持有引用（黃色），所以沒有被釋放，之後就可以進行問題的處理了。
去掉 // neverRelease.splice(index, 1); 前的註釋，然後在重複上面的步驟，你會發現記憶體的變化已經正常了。
在使用 devTool 時，可以檢視執行時的 memory timeline，如果影象呈現階梯式增長，一般就是存在記憶體洩漏問題了。正常的應用曲線會類似於鋸齒，如圖：
總結
- 記憶體洩漏問題的定位，經驗很重要，但有了良好工具的輔助，可以節省很多時間。如果懶得自己一步步的操作，可以接入 alinode，這個可以幫助你很方便的生成快照等執行時資料，並有一定的分析輔助，還是方便的。
- 你可能看到很多記憶體分析的文章會有一些圖來表示記憶體的增長，可以使用 python 來快速生成相關的圖片，使用
matplotlib.pyplot這個包。
