Axlat yig'ish

JavaScript-da xotirani boshqarish biz uchun avtomatik va ko’rinmas holda amalga oshiriladi. Biz ibtidoiylarni, ob’ektlarni, funktsiyalarni yaratamiz… Barchasi xotirani talab qiladigan narsa.

Biror narsa kerak bo’lmaganda nima bo’ladi? JavaScript interpretatori uni qanday kashf etadi va tozalaydi?

Erishish imkoniyati

JavaScript-da xotirani boshqarishning asosiy kontseptsiyasi bu uning erishish imkoniyati.

Oddiy qilib aytganda, “erishish mumkin” qiymatlar – bu kirish imkoniyati yoki qandaydir tarzda foydalanish mumkin bo’lgan qiymatlar. Ularning xotirada saqlanishi kafolatlangan.

1. Muayyan sabablarga ko’ra o’chirib bo’lmaydigan tabiiy ravishda erishiladigan qiymatlarning asosiy to’plami mavjud.

   Masalan:

   • Joriy funktsiyalarning ichki o’zgaruvchanlari va parametrlari.
   • Ichki chaqiruvlarning joriy zanjiridagi boshqa funktsiyalarning o’zgaruvchanlari va parametrlari.
   • Global o’zgaruvchanlar.
   • (ba’zi bir ichki narsalar ham bor)

   Ushbu qiymatlar ildizlar deb nomlanadi.

2. Agar istalgan ma’lumotga havolalar zanjiri orqali ildizdan erishish mumkin bo’lsa, bu qiymat erishuvchi deb hisoblanadi.

   Masalan, agar ichki o’zgaruvchanda ob’ekt mavjud bo’lsa va u boshqa ob’ektga tegishli xususiyatga ega bo’lsa, u ob’ektga erishish mumkin deb hisoblanadi. Va u qilgan havolalar ham erishuvchan. Batafsil misollar quyida.

JavaScript dvigatelida axlat yig’uvchi deb nomlangan fon jarayoni mavjud. U barcha ob’ektlarni kuzatib boradi va erishib bo’lmaydigan narsalarni olib tashlaydi.

Oddiy misol

Mana eng oddiy misol:

// foydalanuvchi ob'ektga havolaga ega
let user = {
  name: "John",
};

Bu yerda o’q ob’ektga havola ko’rsatadi. "user" ning global o’zgaruvchani {name: "John"} ob’ektiga ishora qiladi (biz uni John deb ataymiz). John ob’ektining "name" xususiyatida primitiv saqlanadi, shuning uchun u ob’ekt ichida chizilgan.

Agar user qiymati qayta yozilsa, havola yo’qoladi:

user = null;

Endi Jonga yetib bo’lmaydi. Unga kirishning imkoni yo’q, unga havolalar yo’q. Axlat yig’uvchi ma’lumotlar axlatini va xotirani bo’shatadi.

Ikkita havolalar

Endi user dan admin ga havolani ko’chirib olganimizni tasavvur qilaylik:

// user ob'ektga havolaga ega
let user = {
  name: "John"
};

let admin = user;

Endi biz ham xuddi shunday qilsak:

user = null;

…Hozir ob’ektga admin global o’zgaruvchani orqali kirish mumkin, shuning uchun u xotirada. Agar biz admin ning qayta yozsak, u o’chirilishi mumkin.

O’zaro bog’langan ob’ektlar

Endi yanada murakkab misol. Oila:

function marry(man, woman) {
  woman.husband = man;
  man.wife = woman;

  return {
    father: man,
    mother: woman,
  };
}

let family = marry(
  {
    name: "John",
  },
  {
    name: "Ann",
  }
);

marry funktsiyasi ikkita ob’ektni birlashtiradi, ularni bir-biriga bog’laydi va ikkalasini ham o’z ichiga olgan yangi ob’ektni qaytaradi.

Qaytaruvchi xotira tuzilishi:

Hozirgi vaqtda barcha ob’ektlarga erishish mumkin.

Endi ikkita havolani olib tashlaymiz:

delete family.father;
delete family.mother.husband;

Ushbu ikkita havoladan faqat bittasini o’chirish kifoya emas, chunki barcha ob’ektlarga ulanish imkoniyati mavjud.

Ammo ikkalasini ham o’chirib tashlasak, John-da boshqa hech qanday ma’lumot yo’qligini ko’rishimiz mumkin:

Outgoing references do not matter. Only incoming ones can make an object reachable. So, John is now unreachable and will be removed from the memory with all its data that also became unaccessible. Chiqish havolalari muhim emas. Faqat kirish havolalari ob’ektni erishuvchan qilishi mumkin. John endi eruvchan emas va xotiradan erishish mumkin bo’lmagan barcha ma’lumotlar bilan olib tashlanadi.

Axlat yig’ilgandan keyin:

Erishish mumkin bo’lmaydigan orol

O’zaro bog’liq ob’ektlarning butun “orollari” erishish bo’lmasligi va xotiradan o’chirilishi mumkin bo’lgan vaziyatlar mavjud.

Manba ob’ekti yuqoridagi bilan bir xil. Keyin:

family = null;

Xotiraning rasmi shunday bo’ladi:

Ushbu misol, erishishning imkoniyati tushunchasi qanchalik muhimligini ko’rsatadi.

Jon va Enn hanuzgacha bir-biriga bog’langanligi aniq, ikkalasida ham kirish havolalari mavjud. Ammo bu yetarli emas.

Avvalgi "family" ob’ekti ildizdan ajratib qo’yilgan, endi unga havola yo’q, shuning uchun butun orolga ulanish imkonsiz bo’lib qoladi va olib tashlanadi.

Ichki algoritmlar

Axlat yig’ishning asosiy algoritmi “belgilash algoritmi” (“mark-and-sweep”) deb nomlanadi.

Quyidagi “axlat yig’ish” bosqichlari muntazam ravishda amalga oshiriladi:

• Axlat yig’uvchi ildizni oladi va ularni “belgilaydi” (eslaydi).
• Keyin u tashrif buyuradi va ulardan barcha murojaatlarni “belgilaydi”.
• Keyin u belgilangan ob’ektlarga tashrif buyuradi va ularning havolalarini belgilaydi. Kelajakda bitta ob’ektga ikki marta bormaslik uchun barcha tashrif buyurgan ob’ektlar eslab qolinadi.
• …Va shunga o’xshash barcha yo’nalishlarga (ildizlardan erishish mumkin) tashrif buyurilgunga qadar.
• Belgilanganlardan tashqari barcha ob’ektlar o’chiriladi.

Masalan, bizning ob’ektimiz tuzilishi quyidagi ko’rinishga ega bo’lsin:

Biz o’ng tomonga “erishib bo’lmaydigan orol” ni aniq ko’rishimiz mumkin. Keling, axlat yig’uvchilar u bilan qanday kurashayotganini ko’rib chiqaylik.

Birinchi qadam ildizlarni belgilaydi:

Keyin ularning havolalari belgilanadi:

…Va ularning havolalari, iloji bo’lsa:

Endi jarayonda tashrif buyurib bo’lmaydigan ob’ektlar erishish mumkin emas deb hisoblanadi va o’chirib tashlanadi:

Bu axlat yig’ish qanday ishlashining kontseptsiyasi.

JavaScript interpretatori uni tezroq ishlashi va bajarilishiga ta’sir qilmasligi uchun ko’plab optimallashtirishlarni qo’llaydi.

Ba’zi optimallashtirishlar:

• Avlodlar to’plami (Generational collection) – ob’ektlar ikkita to’plamga bo’linadi: “yangilari” va “eskilari”. Ko’p ob’ektlar paydo bo’ladi, o’z ishlarini bajarishadi va tezda o’lishadi, ularni majburiy tarzda tozalash mumkin. Yetarlicha uzoq vaqt omon qolganlar, “eski” bo’lib, kamroq tekshiriladi.
• Qo’shimcha yig’ish (Incremental collection) – agar ob’ektlar ko’p bo’lsa va biz birma-bir yurib, butun ob’ektni belgilashga harakat qilsak, bu biroz vaqt talab qilishi va bajarilishdagi kechikishlarni keltirib chiqarishi mumkin. Shunday qilib, interpretator axlat yig’ilishini qismlarga ajratishga harakat qiladi. Keyin qismlar birma-bir, alohida bajariladi. Buning uchun o’zgarishlarni kuzatib borish uchun ular o’rtasida qo’shimcha hisob olib borilishi kerak, ammo bizda aksariyat kechikishlar mavjud, ammo katta emas.
• Bo’sh vaqtni yig’ish (Idle-time collection) – ishlashga ta’sirini kamaytirish uchun axlat yig’uvchi faqat protsessor uzilishlari vaqtida ishlashga harakat qiladi.

Axlat yig’ish algoritmlarini optimallashtirish va turli xil usullar mavjud. Lekin bu yerda ularni qanday ta’riflashni istasam ham, men bundan kechishim kerak, chunki turli JavaScript interpretatorlari turli usullar va sozlamalardan foydalanadilar. Va bundan ham muhimi, interpretatorlarning rivojlanishi bilan hamma narsa o’zgaradi, shuning uchun bu mavzuni oldindan ko’rib chiqish, haqiqiy ehtiyojsiz, ehtimol bunga loyiq emas. Agar, albatta, bu sof qiziqish masalasi bo’lmasa, unda quyidagi ba’zi havolalar siz uchun foydali bo’ladi.

Xulosa

Bilish kerak bo’lgan asosiy narsalar:

• Axlat yig’ish avtomatik ravishda amalga oshiriladi. Biz uni majbuan oldini ololmaymiz.
• Ob’ektlar erishuvchan bo’lganda xotirada saqlanadi.
• Yo’naltiriladigan havola (ildizdan) erishish bilan bir xil emas: o’zaro bog’langan ob’ektlar to’plami umuman olganda yetib bo’lmaydigan bo’lib qolishi mumkin.

Zamonaviy interpretatorlar axlat yig’ishning zamonaviy algoritmlarini amalga oshirmoqdalar.

Umumiy kitob “The Garbage Collection Handbook: The Art of Automatic Memory Management” (R. Jons va boshqalar) ularning ayrimlarini qamrab oladi.

Agar siz past darajadagi dasturlarni yaxshi bilsangiz, V8 axlatni yig’uvchi haqida batafsil ma’lumot V8 tur: Axlat yig’ish maqolasida keltirilgan.

Bundan tashqari, V8 interpretatorning blogida vaqti bilan xotira boshqaruvidagi o’zgarishlar haqida maqolalar chop etiladi. Albatta, axlat yig’ishni o’rganish uchun siz V8 interpretatori ichida qanday ishlashini tushunishingiz kerak. Buni V8-ni ishlab chiqqan muhandislardan biri Vyacheslav Egorov blogida o’qishingiz mumkin. Men “V8” haqida gapiryapman, chunki u internetdagi maqolalar bilan eng yaxshi yoritilgan. Boshqa interpretatorda ko’plab yondashuvlar o’xshash, ammo axlat yig’ish ko’p jihatda farq qiladi.

Interpretatorni chuqur bilish, past darajadagi optimallashtirish kerak bo’lganda yaxshi bo’ladi. Buni til bilan tanishganingizdan keyin keyingi qadam sifatida rejalashtirish oqilona bo’ladi.