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node 中变量占用了多少内存

node 项目中，经常会遇到内存泄漏的问题，这种情况下，我们需要查看某个变量在 JavaScript 虚拟机占用的内存空间来定位问题。

本文，将从内存泄漏开始讲起，再来介绍查看变量占据内存空间的工具。

node 内查看当前内存使用情况

通过函数 process.memoryUsage 可以查看当前内存使用情况：

console.log(process.memoryUsage())

其结果为一个对象：

{
  // 单位：字节
  // 进程占用内存量
  rss: 19795968,
  // v8 内存总量
  heapTotal: 4476928,
  // v8 内存使用量
  heapUsed: 2697240,
  // 绑定到 v8 管理的 JavaScript 对象的 C++ 对象的内存使用量
  external: 861246,
  // `ArrayBuffer` 和 `SharedArrayBuffer` 的内存量
  // 包含于 `external` 中
  arrayBuffers: 9898
}

什么是内存泄漏

内存泄漏可以定义为：一些无用的变量被其他对象引用，导致该无用变量占据的内存空间得不到释放。

例如：

console.log('init: ', process.memoryUsage())
const a = new Array(2e7);
console.log('after new array: ', process.memoryUsage());

内存占用情况

  1. 为更清晰的表达，上述 memoryUsage() 的输出进行了美化处理。

  2. 通过计算 153 MB / 2e7 = 8 Byte 可以推断中一个 undefined 变量在 v8 中占据 64 位（不保证正确）

在上述示例中，变量 a 未曾被使用，但是由于其指向常数组，导致这块内存无法被回收，这就相当于发生了内存泄漏。

手动执行内存回收

通过执行 node --expose-gc 可以将垃圾回收函数 gc 暴露到 global 上，例如：

console.log('init: ', process.memoryUsage())
let a = new Array(2e7);
console.log('after new array: ', process.memoryUsage());
gc();
console.log('after first gc: ', process.memoryUsage());
a = undefined;
gc();
console.log('after second gc: ', process.memoryUsage());

内存占用情况

从 first gc 和 second gc 后的输出结果来看，在本次任务队列中，只有将引用移除后，才能执行垃圾回收。

因此，这也是别写诸如 a = 1 语法的原因，因为它会将变量挂到 window 或者 global 上，进而导致内存泄漏。

查看变量占据的内存空间

下面回归正题：当 node 服务执行时，如何查看某个变量占据了多少内存空间？

方法一：lldb 查看内存快照

当程序因异常而崩溃时，操作系统会将程序当时的内存状态记录下来，这就是 Core Dump, 即内存快照，该快照中还保存了异常发生时的寄存器、处理器等信息。

Linux 下，可以通过 ulimit -c 来查看允许 Core Dump 生成的文件大小，若其值为 0 表示关闭了 Core Dump, 可以通过 ulimit -c unlimited 来暂时开启。

随后，通过 gcore pid 指令生成相应的 core dump 文件，最后再通过 lldb 来查看 core 文件。

另外，也可以通过 node --abort-on-uncaught-exception 当使得 node 程序崩溃时，自动 Core Dump.

方式二：通过 v8.getHeapSnapShot()

node 内的 v8 库暴露了很多有用的函数，例如之前提到的 coverage, 这次要介绍 getHeapSnapShot.

例如以下代码：

const fs = require('fs');
const v8 = require('v8');

function createHeapSnapshot() {
  const snapshotStream = v8.getHeapSnapshot();
  // It's important that the filename end with `.heapsnapshot`,
  // otherwise Chrome DevTools won't open it.
  const fileName = `${Date.now()}.heapsnapshot`;
  const fileStream = fs.createWriteStream(fileName);
  snapshotStream.pipe(fileStream);
}

var_take_up_memory = new Array(1e7);
var_take_up_memory.fill(1)

createHeapSnapshot()

执行后会生成后缀为 heapsnapshot 的文件，将其放到 chrome devtools - memory - load 中进行加载，其结果为：

memory 分析

可以看到 var_take_up_memory 几乎占据了全部内存空间。

其中：

  1. Shallow Size 指浅层大小，即自身所占空间大小，不包括引用对象；
  2. Retained Size 自身和其引用的对象大小，即该对象被 GC 后可释放的内存大小。