Naršyklės našumo profiliavimas: JavaScript atminties nutekėjimų aptikimas ir taisymas

Žiniatinklio kūrimo pasaulyje našumas yra svarbiausias dalykas. Lėta arba nereaguojanti žiniatinklio programa gali sukelti nusivylusius vartotojus, apleistus krepšelius ir galiausiai prarastas pajamas. JavaScript atminties nutekėjimai yra svarbus našumo pablogėjimo veiksnys. Šie nutekėjimai, dažnai subtilūs ir klastingi, palaipsniui sunaudoja naršyklės išteklius, sukeldami sulėtėjimus, gedimus ir prastą vartotojo patirtį. Šis išsamus vadovas suteiks jums žinių ir įrankių aptikti, diagnozuoti ir išspręsti JavaScript atminties nutekėjimus, užtikrinant, kad jūsų žiniatinklio programos veiktų sklandžiai ir efektyviai.

JavaScript atminties valdymo supratimas

Prieš pradedant gilintis į nutekėjimo aptikimą, svarbu suprasti, kaip JavaScript valdo atmintį. JavaScript naudoja automatinį atminties valdymą per procesą, vadinamą šiukšlių rinkimu. Šiukšlių rinkėjas periodiškai nustato ir atgauna atmintį, kurios programa nebenaudoja. Tačiau šiukšlių rinkėjo efektyvumas priklauso nuo programos kodo. Jei objektai netyčia laikomi gyvais, šiukšlių rinkėjas negalės atgauti jų atminties, todėl atsiras atminties nutekėjimas.

Dažnos JavaScript atminties nutekėjimo priežastys

Keletas įprastų programavimo modelių gali sukelti atminties nutekėjimus JavaScript:

• Globalūs kintamieji: Atsitiktinis globalių kintamųjų kūrimas (pvz., praleidžiant var, let arba const raktinį žodį) gali užkirsti kelią šiukšlių rinkėjui atgauti jų atmintį. Šie kintamieji išlieka visą programos gyvavimo ciklą.
• Pamiršti laikmačiai ir atgaliniai iškvietimai: setInterval ir setTimeout funkcijos, kartu su įvykių klausytojais, gali sukelti atminties nutekėjimus, jei jie tinkamai neišvalomi arba nepašalinami, kai jų nebereikia. Jei šie laikmačiai ir klausytojai turi nuorodas į kitus objektus, tie objektai taip pat bus laikomi gyvais.
• Uždaros: Nors uždaros yra galinga JavaScript funkcija, jos taip pat gali prisidėti prie atminties nutekėjimų, jei netyčia užfiksuoja ir išlaiko nuorodas į didelius objektus ar duomenų struktūras.
• DOM elementų nuorodos: DOM elementų, kurie buvo pašalinti iš DOM medžio, nuorodų išlaikymas gali užkirsti kelią šiukšlių rinkėjui atlaisvinti su jais susijusią atmintį.
• Žiedinės nuorodos: Kai du ar daugiau objektų nurodo vienas kitą, sukurdami ciklą, šiukšlių rinkėjui gali būti sunku nustatyti ir atgauti jų atmintį.
• Atsieti DOM medžiai: Elementai, kurie pašalinami iš DOM, bet vis dar nurodomi JavaScript kode. Visas submedis lieka atmintyje, nepasiekiamas šiukšlių rinkėjui.

JavaScript atminties nutekėjimų aptikimo įrankiai

Šiuolaikinės naršyklės pateikia galingus kūrėjo įrankius, specialiai sukurtus atminties profiliavimui. Šie įrankiai leidžia stebėti atminties naudojimą, nustatyti galimus nutekėjimus ir nustatyti atsakingą kodą.

Chrome DevTools

Chrome DevTools siūlo išsamų atminties profiliavimo įrankių rinkinį:

• Atminties skydelis: Šis skydelis pateikia aukšto lygio atminties naudojimo apžvalgą, įskaitant krūvos dydį, JavaScript atmintį ir dokumentų išteklius.
• Krūvos momentinės nuotraukos: Krūvos momentinių nuotraukų darymas leidžia užfiksuoti JavaScript krūvos būseną konkrečiu laiko momentu. Lyginant momentines nuotraukas, padarytas skirtingu metu, galima atskleisti objektus, kurie kaupiasi atmintyje, nurodant galimą nutekėjimą.
• Atminties paskirstymo instrumentavimas laiko juostoje: Ši funkcija stebi atminties paskirstymą laikui bėgant, pateikdama išsamią informaciją apie tai, kurios funkcijos skiria atmintį ir kiek.
• Našumo skydelis: Šis skydelis leidžia įrašyti ir analizuoti jūsų programos našumą, įskaitant atminties naudojimą, CPU naudojimą ir atvaizdavimo laiką. Galite naudoti šį skydelį, kad nustatytumėte našumo kliūtis, kurias sukelia atminties nutekėjimai.

Chrome DevTools naudojimas atminties nutekėjimui aptikti: praktinis pavyzdys

Paaiškinkime, kaip naudoti Chrome DevTools atminties nutekėjimui nustatyti su paprastu pavyzdžiu:

Scenarijus: Žiniatinklio programa nuolat prideda ir pašalina DOM elementus, tačiau nuoroda į pašalintus elementus netyčia išsaugoma, todėl atsiranda atminties nutekėjimas.

1. Atidarykite Chrome DevTools: Paspauskite F12 (arba Cmd+Opt+I macOS), kad atidarytumėte Chrome DevTools.
2. Eikite į atminties skydelį: Spustelėkite skirtuką "Atmintis".
3. Padarykite krūvos momentinę nuotrauką: Spustelėkite mygtuką "Padaryti momentinę nuotrauką", kad užfiksuotumėte pradinę krūvos būseną.
4. Imituokite nutekėjimą: Sąveikaukite su žiniatinklio programa, kad suaktyvintumėte scenarijų, kai DOM elementai pridedami ir pašalinami pakartotinai.
5. Padarykite kitą krūvos momentinę nuotrauką: Pasimuliavus nutekėjimą kurį laiką, padarykite kitą krūvos momentinę nuotrauką.
6. Palyginkite momentines nuotraukas: Pasirinkite antrą momentinę nuotrauką ir išskleidžiamajame meniu pasirinkite "Palyginimas". Tai parodys jums objektus, kurie buvo pridėti, pašalinti ir pakeisti tarp dviejų momentinių nuotraukų.
7. Analizuokite rezultatus: Ieškokite objektų, kurių skaičius ir dydis labai padidėjo. Šiuo atveju greičiausiai pamatysite reikšmingą atsietų DOM medžių skaičiaus padidėjimą.
8. Nustatykite kodą: Patikrinkite laikytojus (objektus, kurie palaiko nutekėjusius objektus gyvus), kad nustatytumėte kodą, kuris laiko atsietų DOM elementų nuorodas.

Firefox Developer Tools

Firefox Developer Tools taip pat suteikia patikimas atminties profiliavimo galimybes:

• Atminties įrankis: Panašiai kaip Chrome atminties skydelis, atminties įrankis leidžia daryti krūvos momentines nuotraukas, įrašyti atminties paskirstymą ir analizuoti atminties naudojimą laikui bėgant.
• Našumo įrankis: Našumo įrankis gali būti naudojamas našumo kliūtims nustatyti, įskaitant tas, kurias sukelia atminties nutekėjimai.

Firefox Developer Tools naudojimas atminties nutekėjimui aptikti

Atminties nutekėjimų aptikimo Firefox procesas yra panašus į Chrome:

1. Atidarykite Firefox Developer Tools: Paspauskite F12, kad atidarytumėte Firefox Developer Tools.
2. Eikite į atminties įrankį: Spustelėkite skirtuką "Atmintis".
3. Padarykite momentinę nuotrauką: Spustelėkite mygtuką "Padaryti momentinę nuotrauką".
4. Imituokite nutekėjimą: Sąveikaukite su žiniatinklio programa.
5. Padarykite kitą momentinę nuotrauką: Padarykite kitą momentinę nuotrauką po tam tikro aktyvumo laikotarpio.
6. Palyginkite momentines nuotraukas: Pasirinkite "Diff" rodinį, kad palygintumėte dvi momentines nuotraukas ir nustatytumėte objektus, kurie padidėjo dydžiu arba skaičiumi.
7. Ištirkite laikytojus: Naudokite funkciją "Išlaikė", kad rastumėte objektus, kurie laiko nutekėjusius objektus.

JavaScript atminties nutekėjimų prevencijos strategijos

Atminties nutekėjimų prevencija visada yra geriau nei jų derinimas. Štai keletas geriausių praktikų, kaip sumažinti nutekėjimų riziką jūsų JavaScript kode:

• Venkite globalių kintamųjų: Visada naudokite var, let arba const, kad deklaruotumėte kintamuosius jų numatytose srityse.
• Išvalykite laikmačius ir atgalinius iškvietimus: Naudokite clearInterval ir clearTimeout, kad sustabdytumėte laikmačius, kai jų nebereikia. Pašalinkite įvykių klausytojus naudodami removeEventListener.
• Atsargiai valdykite uždaras: Atminkite kintamuosius, kuriuos uždaros užfiksuoja. Venkite be reikalo užfiksuoti didelius objektus ar duomenų struktūras.
• Atleiskite DOM elementų nuorodas: Pašalinus DOM elementus iš DOM medžio, įsitikinkite, kad taip pat atleidžiate visas nuorodas į tuos elementus savo JavaScript kode. Tai galite padaryti nustatydami kintamuosius, laikančius tas nuorodas, į null.
• Sunaikinkite žiedines nuorodas: Jei turite žiedinių nuorodų tarp objektų, pabandykite nutraukti ciklą nustatydami vieną iš nuorodų į null, kai santykis nebereikalingas.
• Naudokite silpnas nuorodas (kur yra): Silpnos nuorodos leidžia jums turėti nuorodą į objektą netrukdant jam būti surinktam šiukšlių. Tai gali būti naudinga situacijose, kai jums reikia stebėti objektą, bet nenorite jo laikyti gyvo be reikalo. Tačiau silpnos nuorodos nėra visuotinai palaikomos visose naršyklėse.
• Naudokite atmintį taupančias duomenų struktūras: Apsvarstykite galimybę naudoti tokias duomenų struktūras kaip WeakMap ir WeakSet, kurios leidžia jums susieti duomenis su objektais netrukdant jiems būti surinktiems šiukšlių.
• Kodo peržiūros: Reguliariai atlikite kodo peržiūras, kad nustatytumėte galimas atminties nutekėjimo problemas ankstyvoje kūrimo proceso stadijoje. Šviežias žvilgsnis dažnai gali pastebėti subtilius nutekėjimus, kuriuos galite praleisti.
• Automatizuotas testavimas: Įdiekite automatizuotus testus, kurie konkrečiai tikrina, ar nėra atminties nutekėjimų. Šie testai gali padėti jums anksti sugauti nutekėjimus ir užkirsti jiems kelią patekti į gamybą.
• Naudokite linijavimo įrankius: Naudokite linijavimo įrankius, kad užtikrintumėte kodavimo standartus ir nustatytumėte galimus atminties nutekėjimo modelius, pvz., atsitiktinį globalių kintamųjų kūrimą.

Išplėstiniai atminties nutekėjimų diagnostikos metodai

Kai kuriais atvejais pagrindinės atminties nutekėjimo priežasties nustatymas gali būti sudėtingas, todėl reikia pažangesnių metodų.

Krūvos paskirstymo profiliavimas

Krūvos paskirstymo profiliavimas pateikia išsamią informaciją apie tai, kurios funkcijos skiria atmintį ir kiek. Tai gali būti naudinga nustatant funkcijas, kurios skiria atmintį be reikalo arba skiria didelius atminties kiekius vienu metu.

Laiko juostos įrašymas

Laiko juostos įrašymas leidžia užfiksuoti jūsų programos našumą per tam tikrą laikotarpį, įskaitant atminties naudojimą, CPU naudojimą ir atvaizdavimo laiką. Analizuodami laiko juostos įrašą, galite nustatyti modelius, kurie gali rodyti atminties nutekėjimą, pvz., laipsnišką atminties naudojimo padidėjimą laikui bėgant.

Nuotolinis derinimas

Nuotolinis derinimas leidžia derinti jūsų žiniatinklio programą, veikiančią nuotoliniame įrenginyje arba kitoje naršyklėje. Tai gali būti naudinga diagnozuojant atminties nutekėjimus, kurie atsiranda tik konkrečiose aplinkose.

Atvejo analizės ir pavyzdžiai

Panagrinėkime keletą realių atvejo analizių ir pavyzdžių, kaip gali atsirasti atminties nutekėjimai ir kaip juos ištaisyti:

Atvejo analizė 1: Įvykių klausytojo nutekėjimas

Problema: Vieno puslapio programoje (SPA) laikui bėgant palaipsniui didėja atminties naudojimas. Perėjus tarp skirtingų maršrutų, programa tampa lėta ir galiausiai sugenda.

Diagnozė: Naudojant Chrome DevTools, krūvos momentinės nuotraukos atskleidžia vis didėjantį atsietų DOM medžių skaičių. Tolesnis tyrimas parodo, kad įvykių klausytojai pridedami prie DOM elementų, kai įkeliami maršrutai, bet jie nepašalinami, kai maršrutai iškeliami.

Sprendimas: Pakeiskite maršruto logiką, kad įsitikintumėte, jog įvykių klausytojai tinkamai pašalinami, kai maršrutas iškeliamas. Tai galima padaryti naudojant metodą removeEventListener arba naudojant sistemą ar biblioteką, kuri automatiškai valdo įvykių klausytojo gyvavimo ciklą.

Atvejo analizė 2: Uždara nutekėjimas

Problema: Sudėtinga JavaScript programa, kuri plačiai naudoja uždaras, patiria atminties nutekėjimus. Krūvos momentinės nuotraukos rodo, kad dideli objektai išlaikomi atmintyje net ir tada, kai jų nebereikia.

Diagnozė: Uždaros netyčia užfiksuoja nuorodas į šiuos didelius objektus, užkertant kelią jiems būti surinktiems šiukšlių. Taip atsitinka todėl, kad uždaros apibrėžiamos taip, kad sukuriama nuolatinė nuoroda į išorinę sritį.

Sprendimas: Perrašykite kodą, kad sumažintumėte uždarų apimtį ir venkite užfiksuoti nereikalingus kintamuosius. Kai kuriais atvejais gali prireikti naudoti tokius metodus kaip nedelsiant iškviestos funkcijos išraiškos (IIFE), kad sukurtumėte naują sritį ir nutrauktumėte nuolatinę nuorodą į išorinę sritį.

Pavyzdys: Nutekantis laikmatis

function startTimer() { setInterval(function() { // Kai kuris kodas, kuris atnaujina UI let data = new Array(1000000).fill(0); // Simuliuojamas didelis duomenų paskirstymas console.log("Laikmačio tiksėjimas"); }, 1000); } startTimer();

Problema: Šis kodas sukuria laikmatį, kuris veikia kas sekundę. Tačiau laikmatis niekada neišvalomas, todėl jis toliau veikia net ir tada, kai jo nebereikia. Be to, kiekvienas laikmačio tiksėjimas paskiria didelį masyvą, sustiprindamas nutekėjimą.

Sprendimas: Išsaugokite laikmačio ID, grąžintą setInterval, ir naudokite clearInterval, kad sustabdytumėte laikmatį, kai jo nebereikia.

let timerId; function startTimer() { timerId = setInterval(function() { // Kai kuris kodas, kuris atnaujina UI let data = new Array(1000000).fill(0); // Simuliuojamas didelis duomenų paskirstymas console.log("Laikmačio tiksėjimas"); }, 1000); } function stopTimer() { clearInterval(timerId); } startTimer(); // Vėliau, kai laikmačio nebereikia: stopTimer();

Atminties nutekėjimų poveikis pasauliniams vartotojams

Atminties nutekėjimai yra ne tik techninė problema; jie turi realų poveikį vartotojams visame pasaulyje:

• Lėtas našumas: Vartotojai regionuose, kuriuose yra lėtesnis interneto ryšys arba mažiau galingi įrenginiai, neproporcingai paveikiami atminties nutekėjimų, nes našumo pablogėjimas yra labiau pastebimas.
• Baterijos eikvojimas: Atminties nutekėjimai gali sukelti žiniatinklio programų sunaudojimą daugiau baterijos energijos, o tai ypač problematiška vartotojams mobiliuosiuose įrenginiuose. Tai ypač svarbu vietovėse, kuriose prieiga prie elektros yra ribota.
• Duomenų naudojimas: Kai kuriais atvejais atminties nutekėjimai gali lemti padidėjusį duomenų naudojimą, kuris gali būti brangus vartotojams regionuose, kuriuose yra riboti arba brangūs duomenų planai.
• Prieinamumo problemos: Atminties nutekėjimai gali pabloginti prieinamumo problemas, todėl vartotojams su negalia sunkiau sąveikauti su žiniatinklio programomis. Pavyzdžiui, ekrano skaitytuvams gali būti sunku apdoroti išpūstą DOM, kurį sukelia atminties nutekėjimai.

Išvada

JavaScript atminties nutekėjimai gali būti reikšmingas našumo problemų šaltinis žiniatinklio programose. Suprasdami dažnas atminties nutekėjimų priežastis, naudodami naršyklės kūrėjo įrankius profiliavimui ir laikydamiesi geriausios atminties valdymo praktikos, galite efektyviai aptikti, diagnozuoti ir išspręsti atminties nutekėjimus, užtikrindami, kad jūsų žiniatinklio programos suteiktų sklandžią ir reaguojančią patirtį visiems vartotojams, neatsižvelgiant į jų vietą ar įrenginį. Reguliarus jūsų programos atminties naudojimo profiliavimas yra labai svarbus, ypač po didelių atnaujinimų ar funkcijų papildymų. Atminkite, kad aktyvus atminties valdymas yra raktas į aukšto našumo žiniatinklio programų kūrimą, kurios džiugina vartotojus visame pasaulyje. Nelaukite, kol kils našumo problemų; padarykite atminties profiliavimą standartine savo kūrimo darbo eigos dalimi.