一、什麼是內存泄漏？
程序的運行需要內存。只要程序提出要求，操作系統或者運行時（runtime）就必須供給內存。
對於持續運行的服務進程（daemon），必須及時釋放不再用到的內存。否則，內存佔用越來越高，輕則影響系統性能，重則導致進程崩潰。
不再用到的內存，沒有及時釋放，就叫做內存泄漏（memory leak）。
有些語言（比如 C 語言）必須手動釋放內存，程序員負責內存管理。
char * buffer; buffer = (char*) malloc(42); // Do something with buffer free(buffer);
上面是 C 語言代碼，malloc方法用來申請內存，使用完畢之後，必須自己用free方法釋放內存。
這很麻煩，所以大多數語言提供自動內存管理，減輕程序員的負擔，這被稱爲"垃圾回收機制"（garbage collector）。
二、垃圾回收機制
垃圾回收機制怎麼知道，哪些內存不再需要呢？
最常使用的方法叫做"引用計數"（reference counting）：語言引擎有一張"引用表"，保存了內存裏面所有的資源（通常是各種值）的引用次數。如果一個值的引用次數是0，就表示這個值不再用到了，因此可以將這塊內存釋放。
上圖中，左下角的兩個值，沒有任何引用，所以可以釋放。
如果一個值不再需要了，引用數卻不爲0，垃圾回收機制無法釋放這塊內存，從而導致內存泄漏。
const arr = [1, 2, 3, 4]; console.log('hello world');
上面代碼中，數組[1, 2, 3, 4]是一個值，會佔用內存。變量arr是僅有的對這個值的引用，因此引用次數爲1。儘管後面的代碼沒有用到arr，它還是會持續佔用內存。
如果增加一行代碼，解除arr對[1, 2, 3, 4]引用，這塊內存就可以被垃圾回收機制釋放了。
let arr = [1, 2, 3, 4]; console.log('hello world'); arr = null;
上面代碼中，arr重置爲null，就解除了對[1, 2, 3, 4]的引用，引用次數變成了0，內存就可以釋放出來了。
因此，並不是說有了垃圾回收機制，程序員就輕鬆了。你還是需要關注內存佔用：那些很佔空間的值，一旦不再用到，你必須檢查是否還存在對它們的引用。如果是的話，就必須手動解除引用。
三、內存泄漏的識別方法
怎樣可以觀察到內存泄漏呢？
經驗法則是，如果連續五次垃圾回收之後，內存佔用一次比一次大，就有內存泄漏。這就要求實時查看內存佔用。
3.1 瀏覽器
Chrome 瀏覽器查看內存佔用，按照以下步驟操作。
- 打開開發者工具，選擇 Timeline 面板
- 在頂部的
Capture字段裏面勾選 Memory- 點擊左上角的錄製按鈕。
- 在頁面上進行各種操作，模擬用戶的使用情況。
- 一段時間後，點擊對話框的 stop 按鈕，面板上就會顯示這段時間的內存佔用情況。
如果內存佔用基本平穩，接近水平，就說明不存在內存泄漏。
反之，就是內存泄漏了。
3.2 命令行
命令行可以使用 Node 提供的process.memoryUsage方法。
console.log(process.memoryUsage()); // { rss: 27709440, // heapTotal: 5685248, // heapUsed: 3449392, // external: 8772 }
process.memoryUsage返回一個對象，包含了 Node 進程的內存佔用信息。該對象包含四個字段，單位是字節，含義如下。
- rss（resident set size）：所有內存佔用，包括指令區和堆棧。
- heapTotal："堆"佔用的內存，包括用到的和沒用到的。
- heapUsed：用到的堆的部分。
- external： V8 引擎內部的 C++ 對象佔用的內存。
判斷內存泄漏，以heapUsed字段爲準。
四、WeakMap
前面說過，及時清除引用非常重要。但是，你不可能記得那麼多，有時候一疏忽就忘了，所以纔有那麼多內存泄漏。
最好能有一種方法，在新建引用的時候就聲明，哪些引用必須手動清除，哪些引用可以忽略不計，當其他引用消失以後，垃圾回收機制就可以釋放內存。這樣就能大大減輕程序員的負擔，你只要清除主要引用就可以了。
ES6 考慮到了這一點，推出了兩種新的數據結構：WeakSet 和 WeakMap。它們對於值的引用都是不計入垃圾回收機制的，所以名字裏面纔會有一個"Weak"，表示這是弱引用。
下面以 WeakMap 爲例，看看它是怎麼解決內存泄漏的。
const wm = new WeakMap(); const element = document.getElementById('example'); wm.set(element, 'some information'); wm.get(element) // "some information"
上面代碼中，先新建一個 Weakmap 實例。然後，將一個 DOM 節點作爲鍵名存入該實例，並將一些附加信息作爲鍵值，一起存放在 WeakMap 裏面。這時，WeakMap 裏面對element的引用就是弱引用，不會被計入垃圾回收機制。
也就是說，DOM 節點對象的引用計數是1，而不是2。這時，一旦消除對該節點的引用，它佔用的內存就會被垃圾回收機制釋放。Weakmap 保存的這個鍵值對，也會自動消失。
基本上，如果你要往對象上添加數據，又不想幹擾垃圾回收機制，就可以使用 WeakMap。
五、WeakMap 示例
WeakMap 的例子很難演示，因爲無法觀察它裏面的引用會自動消失。此時，其他引用都解除了，已經沒有引用指向 WeakMap 的鍵名了，導致無法證實那個鍵名是不是存在。
我一直想不出辦法，直到有一天賀師俊老師提示，如果引用所指向的值佔用特別多的內存，就可以通過process.memoryUsage方法看出來。
根據這個思路，網友 vtxf 補充了下面的例子。
首先，打開 Node 命令行。
$ node --expose-gc
上面代碼中，--expose-gc參數表示允許手動執行垃圾回收機制。
然後，執行下面的代碼。
// 手動執行一次垃圾回收，保證獲取的內存使用狀態準確 > global.gc(); undefined // 查看內存佔用的初始狀態，heapUsed 爲 4M 左右 > process.memoryUsage(); { rss: 21106688, heapTotal: 7376896, heapUsed: 4153936, external: 9059 } > let wm = new WeakMap(); undefined > let b = new Object(); undefined > global.gc(); undefined // 此時，heapUsed 仍然爲 4M 左右 > process.memoryUsage(); { rss: 20537344, heapTotal: 9474048, heapUsed: 3967272, external: 8993 } // 在 WeakMap 中添加一個鍵值對， // 鍵名爲對象 b，鍵值爲一個 5*1024*1024 的數組 > wm.set(b, new Array(5*1024*1024)); WeakMap {} // 手動執行一次垃圾回收 > global.gc(); undefined // 此時，heapUsed 爲 45M 左右 > process.memoryUsage(); { rss: 62652416, heapTotal: 51437568, heapUsed: 45911664, external: 8951 } // 解除對象 b 的引用 > b = null; null // 再次執行垃圾回收 > global.gc(); undefined // 解除 b 的引用以後，heapUsed 變回 4M 左右 // 說明 WeakMap 中的那個長度爲 5*1024*1024 的數組被銷燬了 > process.memoryUsage(); { rss: 20639744, heapTotal: 8425472, heapUsed: 3979792, external: 8956 }
上面代碼中，只要外部的引用消失，WeakMap 內部的引用，就會自動被垃圾回收清除。由此可見，有了它的幫助，解決內存泄漏就會簡單很多。