Supratimas, kodėl atminties perskirstymas „JavaScript“ masyvuose lieka neaptinkamas

Atminties valdymo paslapties tyrinėjimas „JavaScript“ masyvuose

„JavaScript“ masyvai yra dinaminės struktūros, kurios automatiškai auga, kai pridedami nauji elementai. Tačiau kūrėjams gali kilti klausimas, kaip tvarkoma atmintis, kai masyvas išplečiamas viršijant pradinę talpą. Tikimasi, kad vertėjas perskirstys atmintį, sukurdamas naują atminties bloką masyvei, kai jis auga.

Teoriškai, kai įvyksta perskirstymas, nuoroda į masyvą turėtų pasikeisti, o tai reiškia, kad pradinė nuoroda nukreiptų į senąją atmintį, o naujasis masyvas perimtų išplėstą erdvę. Bet ką daryti, jei tokio laukiamo elgesio nepavyks aptikti lyginant nuorodas? Tai kelia svarbų klausimą, kaip „JavaScript“ variklis valdo atmintį užkulisiuose.

Aukščiau pateiktame kodo pavyzdyje bandoma aptikti, kada įvyksta perskirstymas, lyginant nuorodas po pakartotinio elementų įstūmimo į masyvą. Tačiau neatrodo, kad perskirstymas aptiktas, todėl kyla painiava dėl to, ar procesas nematomas kūrėjams, ar veikia kitaip, nei tikėtasi.

Norint optimizuoti našumą ir derinti su atmintimi susijusias problemas, būtina suprasti, kaip „JavaScript“ variklis tvarko masyvus po gaubtu. Šiame straipsnyje nagrinėjamos pagrindinės priežastys, kodėl atminties perskirstymo aptikimas gali neveikti taip, kaip tikėtasi, pasineriant į galimus paaiškinimus ir šiuolaikinių JavaScript interpretatorių elgesį.

„JavaScript“ masyvo atminties paskirstymo ir aptikimo tyrinėjimas

Pateiktais sprendimais siekiama išspręsti aptikimo, kada „JavaScript“ masyve atliekama atminties perskirstymas, problemą. Pirmajame pavyzdyje naudojamas paprastas metodas, lyginant dvi nuorodas: viena nukreipia į pradinį masyvą, o kita atnaujinama kiekvienos iteracijos metu. Taikant šį metodą daroma prielaida, kad masyvai pasiekus tam tikrą dydį, įvyks perskirstymas ir nauja masyvo nuoroda turėtų skirtis nuo pradinės. Tačiau praktikoje šis palyginimas nuolat žlunga, nes „JavaScript“ varikliai valdo atmintį kitaip nei tikėtasi, todėl perskirstymas atskaitos lygiu tampa nematomas.

Antrasis pavyzdys panaudoja a Proxy objektas stebėti ir registruoti sąveiką su masyvu. Tarpinis serveris leidžia perimti tokias operacijas kaip ypatybių nustatymas arba keitimas, padedant stebėti pokyčius realiuoju laiku. Nors tai tiesiogiai neatskleidžia atminties perskirstymo, ji suteikia įžvalgų apie tai, kaip masyvas keičiamas vykdymo metu. Šis metodas yra naudingas tais atvejais, kai kūrėjams reikia geriau matyti, kaip veikia jų masyvai, ypač derinant sudėtingą kodą, kuris dinamiškai atnaujina duomenų struktūras.

Trečiasis sprendimas perkelia testavimą į užpakalinę programą naudojant Node.js. Idėja yra išsiaiškinti, ar atminties valdymas ir masyvo elgsena skiriasi naršyklės aplinkose ir serverio pusės „JavaScript“. Tačiau net ir pridėjus 100 000 elementų perskirstymas lieka neaptinkamas, o tai rodo, kad šiuolaikiniai JavaScript varikliai valdo masyvo atmintį taip, kad būtų išvengta tiesioginio perskirstymo stebėjimo. Tai rodo optimizuotas atminties valdymo strategijas, pvz., skirti daugiau atminties, nei reikia iš pradžių, kad būtų sumažintas perskirstymas, o tai leidžia išvengti dažnų nuorodų keitimų.

Paskutiniame pavyzdyje pristatomas automatinis vienetų testavimas su Jest, daugiausia dėmesio skiriant aptikimo logikos veikimo patvirtinimui. Rašymo vienetų testai užtikrina, kad logika veiktų taip, kaip tikėtasi, ir kad galimos problemos pastebėtos ankstyvoje kūrimo stadijoje. Šiuose testuose funkcijos kaip tikėtis () ir to BeGreater ThanOrEqual() patikrinti, ar logika teisingai nustato masyvo nuorodos pakeitimus. Nors šie testai tiesiogiai neaptinka perskirstymo, jie patvirtina logikos patikimumą ir padeda kūrėjams išvengti klaidingų prielaidų dirbant su dideliais arba dinaminiais JavaScript masyvais.

// Solution 1: Attempt to detect reallocation using direct reference comparison
let arr = [];
let ref = arr;
for (let i = 0; i < 100; i++) {
    arr.push(1);
    if (arr !== ref) {
        console.log("Reallocation detected at index:", i);
        break;
    }
}
if (arr === ref) console.log("No reallocation detected");

// Solution 2: Proxy-based approach to intercept and track memory operations
let arr = [];
let handler = {
    set: function (target, prop, value) {
        console.log(`Setting ${prop} to ${value}`);
        return Reflect.set(target, prop, value);
    }
};
let proxyArr = new Proxy(arr, handler);
for (let i = 0; i < 10; i++) {
    proxyArr.push(i);
}

// Solution 3: Node.js backend test to analyze reallocation behavior
const arr = [];
let ref = arr;
for (let i = 0; i < 100000; i++) {
    arr.push(1);
    if (arr !== ref) {
        console.log("Memory reallocation occurred at index:", i);
        break;
    }
}
if (arr === ref) console.log("No reallocation detected, even with 100,000 elements.");

// Solution 4: Jest-based unit test for memory behavior detection
const detectReallocation = () => {
    let arr = [];
    let ref = arr;
    for (let i = 0; i < 1000; i++) {
        arr.push(1);
        if (arr !== ref) return i;
    }
    return -1;
};

test('Detects array reallocation correctly', () => {
    const result = detectReallocation();
    expect(result).toBeGreaterThanOrEqual(0);
});

Paslėptos atminties valdymo mechanizmų supratimas JavaScript masyvuose

Viena iš priežasčių, kodėl kūrėjai negali aptikti atminties perskirstymo „JavaScript“ masyvuose, yra moderniuose „JavaScript“ varikliuose naudojamos sudėtingos atminties optimizavimo strategijos. Varikliai kaip V8 (naudojamas „Chrome“ ir „Node.js“) dinamiškai ir aktyviai paskirsto atmintį, numatydamas būsimą masyvo augimą. Taikant šią techniką, iš anksto paskirstoma daugiau atminties nei reikia, sumažinamas dažno perskirstymo poreikis ir sumažinamos dydžio keitimo išlaidos. Dėl to kūrėjai nepastebės pastebimo nuorodos pasikeitimo, net ir į masyvą įstumdami tūkstančius elementų.

Čia svarbi sąvoka yra šiukšlių rinkimas, kurį „JavaScript“ varikliai naudoja automatiniam atminties valdymui. Kai vertėjas perskirsto arba atlaisvina atmintį, tai vyksta asinchroniškai, o nuorodos išlaikomos nuoseklios, kad nebūtų sutrikdytas kodo vykdymas. Tai paaiškina, kodėl palyginimas tarp pradinio masyvo ir jo atnaujintos versijos naudojant griežta nelygybė visada gali grąžinti klaidingą. „JavaScript“ dėmesys skiriamas našumui ir nuoseklumui, pirmenybė teikiama nuorodų palaikymui, todėl atminties perskirstymas vartotojo lygmeniu yra beveik neaptinkamas.

Kitas svarbus veiksnys yra tai, kad JavaScript masyvai nėra tik paprastos duomenų struktūros; jie yra optimizuoti našumui objektai. Kaip objektai, jie vadovaujasi specifine vidine mechanika, kuri skiriasi nuo žemesnio lygio kalbų, pvz., C. „JavaScript“ masyvai gali keistis dalimis, o tai reiškia, kad net perskirstant atmintį gali nebūti iš karto priskirtas naujas atminties blokas. Šis vidinis mechanizmas užtikrina, kad kalba išliktų patogi kūrėjams, išlaikant aukštą dinaminių programų našumą, ypač kalbant vienos sriegio aplinkos.