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「譯」內(nèi)存管理碰撞課程

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摘要：你可以從內(nèi)存中直接拿東西，也可以直接往內(nèi)存里存東西當(dāng)你把或者其它語言編譯為時(shí)，編譯工具會(huì)在里增加一些輔助代碼。

作者：Lin Clark
譯者：Cody Chan
原帖鏈接：A crash course in memory management

這是圖解 SharedArrayBuffers 系列的第一篇：

內(nèi)存管理碰撞課程

圖解 ArrayBuffers 和 SharedArrayBuffers

用 Atomics 避免 SharedArrayBuffers 競(jìng)爭條件

為了更好地理解 JavaScript 里的 ArrayBuffer 和 SharedArrayBuffer，首先應(yīng)該了解點(diǎn)內(nèi)存管理知識(shí)

你可以把一個(gè)機(jī)器的內(nèi)存想成一個(gè)一個(gè)的盒子，我把它們當(dāng)作辦公室的郵箱或者幼兒園里放小孩東西的格子

如果你想把某個(gè)東西留給某個(gè)小孩，你就把東西放到格子里

每個(gè)盒子旁邊都有一個(gè)編號(hào)，這就是內(nèi)存地址，用于告訴別人如何去找到你留的東西

每個(gè)盒子大小都一樣，可以存放特定容量東西。盒子的具體容量取決于機(jī)器，這個(gè)大小我們稱為字長，一般為 32 位或者 64 位。不過，為了展示方便，我這里字長用 8 位

如果你想把數(shù)字 2 放到盒子里，這很容易做到，因?yàn)閿?shù)字很容易用二進(jìn)制表示

但是如果你想放一個(gè)非數(shù)字類型的呢？比如字母 H？

我們需要一種方式可以用數(shù)字來表示它，這需要借助編碼技術(shù)，類似 UTF-8 。首先，我們需要一個(gè)東西可以把字母轉(zhuǎn)為數(shù)字……類似一個(gè)編碼環(huán)，接下來就可以存儲(chǔ)了

當(dāng)我們從盒子里取回的時(shí)候，我們需要把取出的數(shù)字放到解碼環(huán)里翻譯回字母 H

自動(dòng)內(nèi)存管理

如果你是寫 JavaScript 的，實(shí)際上你根本不需要關(guān)心內(nèi)存，它對(duì)用戶是透明的，這意味著你無法直接操縱內(nèi)存

與此相對(duì)的， JS 引擎扮演著中間人角色，它為你管理好內(nèi)存

我們用 React 舉個(gè)例子，比如創(chuàng)建一個(gè)變量

JS 引擎通過一個(gè)編碼器得到這個(gè)變量的二進(jìn)制表示

然后，它會(huì)找到內(nèi)存中可以放這個(gè)值的位置，這個(gè)過程稱為內(nèi)存分配

緊接著，引擎會(huì)持續(xù)追蹤這個(gè)變量，看其是否還在程序中被使用。如果這個(gè)變量已經(jīng)沒有引用了，這塊內(nèi)存會(huì)被回收，JS 引擎就又可以在這里放新的值了

追蹤內(nèi)存中的變量（字符串、對(duì)象以及其它類型）并且在沒有引用的時(shí)候清除它們的過程我們稱作垃圾回收

類似 JavaScript 這種代碼無法直接處理內(nèi)存的語言叫做自動(dòng)內(nèi)存管理（memory-managed）語言

內(nèi)存自動(dòng)管理確實(shí)讓開發(fā)者省了不少心，但是這也會(huì)帶來額外的開銷，這些額外開銷會(huì)讓程序的性能無法評(píng)估

手動(dòng)內(nèi)存管理

手動(dòng)內(nèi)存管理的語言不太一樣，繼續(xù)上面例子，看 React 用 C 寫的話（借助 WebAssembly 是 可能的）會(huì)如何處理內(nèi)存

不像 JavaScript，C 沒有多帶帶的內(nèi)存管理抽象層，相反，你得直接與內(nèi)存打交道。你可以從內(nèi)存中直接拿東西，也可以直接往內(nèi)存里存東西

當(dāng)你把 C 或者其它語言編譯為 WebAssembly 時(shí)，編譯工具會(huì)在 WebAssembly 里增加一些輔助代碼。比如，它會(huì)加入編解碼的代碼，這些代碼我們稱為運(yùn)行時(shí)環(huán)境，運(yùn)行時(shí)環(huán)境會(huì)幫助處理一些類似 JS 引擎幫 JS 做的事

但是，對(duì)于手動(dòng)管理內(nèi)存的語言，運(yùn)行時(shí)不會(huì)包括垃圾回收

這并不意味著你需要完全由自己處理內(nèi)存，即使在這類語言里，運(yùn)行時(shí)你依然會(huì)得到一些輔助。比如，C 語言運(yùn)行時(shí)會(huì)在一個(gè) free list 里追蹤可以使用的內(nèi)存地址

你可以使用 malloc 函數(shù)（內(nèi)存分配的簡稱）向運(yùn)行時(shí)發(fā)出可以滿足你數(shù)據(jù)存儲(chǔ)需要的內(nèi)存請(qǐng)求，這些內(nèi)存會(huì)被從 free list 拿下來。當(dāng)你用完了，需要調(diào)用 free 去釋放內(nèi)存，這些內(nèi)存會(huì)被加回 free list

你必須清楚知道什么時(shí)候去調(diào)用這些函數(shù)，這就是為什么我們叫手動(dòng)內(nèi)存管理

作為一個(gè)開發(fā)者，知道什么時(shí)候去釋放什么地方的內(nèi)存是一件困難的事。如果你在錯(cuò)誤時(shí)機(jī)處理了，這很可能會(huì)導(dǎo)致 BUG，甚至安全漏洞；如果你不處理，就會(huì)導(dǎo)致內(nèi)存泄露

這就是為什么很多語言選擇自動(dòng)內(nèi)存管理去避免人為錯(cuò)誤，但是這犧牲了性能，下篇文章我還會(huì)談到這些

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