JavaScript内核与高级编程之：`JavaScript`的`FinalizationRegistry`：其在对象回收中的应用。 - 智猿学院-前后端，数据库，人工智能，云计算等领域前沿技术讲座

咳咳，各位观众老爷们，晚上好！我是你们的老朋友，今天咱们不聊风花雪月，只谈“垃圾”——当然，我说的是JavaScript内存里的垃圾。

今天要讲的主题是FinalizationRegistry，这玩意儿听起来高大上，实际上就是JavaScript清理内存战场上的秘密武器，专门负责处理那些即将被回收的对象。

开场白：谁动了我的内存？

在JavaScript的世界里，内存管理一直是个让人头疼的问题。我们只需要负责new对象，然后用就是了，至于对象什么时候没用，什么时候该回收，好像从来没关心过。但实际上，JavaScript引擎默默地做了很多工作，负责自动垃圾回收（Garbage Collection，简称GC）。

GC机制大大简化了开发者的工作，但也带来了一些问题：我们无法精确控制对象的回收时机。有时候，我们需要在对象被回收之前做一些清理工作，比如释放文件句柄、关闭数据库连接等等。

以前，我们可能会用一些奇技淫巧来实现这种需求，比如在对象上设置一个标志位，然后在某个时间点检查这个标志位，如果对象不再被引用，就执行清理工作。但这种方法既不优雅，也不可靠。

现在，有了FinalizationRegistry，我们就可以更加优雅地处理对象回收前的清理工作了。

FinalizationRegistry：对象回收前的守护者

FinalizationRegistry是ES2021引入的一个新的API，它的作用是：当一个对象即将被垃圾回收时，允许我们执行一些清理操作。

简单来说，FinalizationRegistry就像一个“遗愿清单”，我们可以把对象和一个清理函数关联起来。当对象即将被回收时，FinalizationRegistry就会执行相应的清理函数，让我们有机会在对象消失之前做一些善后工作。

基本用法：注册与清理

FinalizationRegistry的使用非常简单，只需要两步：

创建FinalizationRegistry实例：
```
const registry = new FinalizationRegistry(heldValue => {
  // 这个函数会在对象被回收时执行
  console.log(`对象被回收了，关联的值是：${heldValue}`);
  // 在这里执行清理操作，比如释放资源
});
```
FinalizationRegistry的构造函数接受一个回调函数，这个回调函数会在对象被回收时执行。回调函数接受一个参数，这个参数是我们在注册对象时传递的“held value”（后面会讲）。
注册对象：
```
let obj = { name: '张三' };
registry.register(obj, '张三的清理工作', obj);

// 将 obj 设置为 null，表示不再使用
obj = null;

// 触发垃圾回收 (不保证立即执行，需要手动触发，在浏览器中可以通过 Performance 面板来辅助触发)
// 在Node.js 中可以使用 global.gc()，前提是启动时加上 --expose-gc 参数
if (global.gc) {
    global.gc();
}
```
registry.register(obj, heldValue, unregisterToken)方法用于注册一个对象。
- obj：要注册的对象。
- heldValue：一个与对象关联的值，这个值会在回调函数中作为参数传递。通常用于标识需要清理的对象的信息。
- unregisterToken (可选): 用于稍后取消注册。如果提供了这个令牌，稍后可以使用 registry.unregister(unregisterToken) 来取消注册。

代码示例：文件句柄的释放

假设我们有一个文件句柄对象，需要在对象被回收之前释放文件句柄，避免资源泄漏。

class FileHandler {
  constructor(filePath) {
    this.filePath = filePath;
    this.fileHandle = this.openFile(filePath); // 模拟打开文件
    console.log(`文件 ${filePath} 已打开`);
  }

  openFile(filePath) {
    // 模拟打开文件，返回文件句柄
    console.log(`模拟打开文件 ${filePath}`);
    return `fileHandle-${filePath}`;
  }

  closeFile(fileHandle) {
    // 模拟关闭文件
    console.log(`模拟关闭文件 ${fileHandle}`);
  }
}

const registry = new FinalizationRegistry(fileHandle => {
  console.log(`执行文件句柄的清理工作：${fileHandle}`);
  // 在这里执行文件句柄的释放操作
  // 假设 closeFile 是一个全局函数，用于关闭文件句柄
  // 也可以将 closeFile 作为 FileHandler 的静态方法
  closeFile(fileHandle);
});

// 模拟全局的 closeFile 函数
function closeFile(fileHandle) {
  console.log(`模拟全局关闭文件 ${fileHandle}`);
}

let fileHandler = new FileHandler('test.txt');
registry.register(fileHandler, fileHandler.fileHandle, fileHandler);

// 将 fileHandler 设置为 null，表示不再使用
fileHandler = null;

// 触发垃圾回收 (不保证立即执行)
if (global.gc) {
    global.gc();
}

在这个例子中，我们创建了一个FileHandler类，用于处理文件操作。在FileHandler的构造函数中，我们打开了一个文件，并把文件句柄保存在this.fileHandle属性中。

然后，我们创建了一个FinalizationRegistry实例，并在回调函数中执行文件句柄的释放操作。

最后，我们使用registry.register方法将fileHandler对象和fileHandler.fileHandle关联起来。当fileHandler对象即将被回收时，FinalizationRegistry就会执行回调函数，释放文件句柄。

heldValue的妙用

heldValue参数的作用是在回调函数中提供对象的信息。例如，我们可以把对象的ID、名称等信息作为heldValue传递给回调函数，方便我们执行清理操作。

const registry = new FinalizationRegistry(({ id, name }) => {
  console.log(`对象 ${name} (ID: ${id}) 即将被回收，执行清理工作`);
  // 在这里执行清理操作
});

let obj = { id: 123, name: '测试对象' };
registry.register(obj, { id: obj.id, name: obj.name }, obj);

obj = null;

if (global.gc) {
    global.gc();
}

在这个例子中，我们把对象的id和name属性作为heldValue传递给回调函数。在回调函数中，我们可以直接使用这些信息来执行清理操作。

unregisterToken的用途

unregisterToken参数允许我们取消对象的注册。如果我们在注册对象时提供了unregisterToken，那么我们可以使用registry.unregister(unregisterToken)方法来取消注册，防止回调函数被执行。

const registry = new FinalizationRegistry(value => {
  console.log(`对象被回收了，关联的值是：${value}`);
});

let obj = { name: '张三' };
const token = {}; // 使用一个空对象作为 token
registry.register(obj, '张三的清理工作', token);

// 取消注册
registry.unregister(token);

obj = null;

if (global.gc) {
    global.gc();
}

在这个例子中，我们使用一个空对象token作为unregisterToken，然后使用registry.unregister(token)方法取消了注册。这样，当obj对象被回收时，回调函数就不会被执行。

注意事项：不要指望它“及时”

FinalizationRegistry虽然强大，但也存在一些限制：

回调函数的执行时机是不确定的。 垃圾回收是由JavaScript引擎自动触发的，我们无法精确控制其执行时机。因此，回调函数的执行时机也是不确定的。我们只能保证回调函数会在对象被回收之前执行，但无法保证它会在对象被回收之后立即执行。
回调函数可能会被多次执行。 在某些情况下，回调函数可能会被多次执行。例如，如果对象被多个FinalizationRegistry实例注册，那么回调函数可能会被多个实例执行。
回调函数不应该依赖于其他对象的状态。 由于回调函数的执行时机是不确定的，因此我们不应该在回调函数中依赖于其他对象的状态。例如，我们不应该在回调函数中访问已经被回收的对象。

WeakRef：弱引用搭档

FinalizationRegistry通常与WeakRef一起使用。WeakRef是一种弱引用，它不会阻止垃圾回收器回收对象。

const registry = new FinalizationRegistry(heldValue => {
  console.log(`对象被回收了，关联的值是：${heldValue}`);
});

let obj = { name: '张三' };
const weakRef = new WeakRef(obj);

registry.register(obj, '张三的清理工作', obj);

obj = null;

// 从 weakRef 中获取对象
let derefObj = weakRef.deref();

if (derefObj) {
  console.log('对象还存在');
} else {
  console.log('对象已经被回收');
}

if (global.gc) {
    global.gc();
}

derefObj = weakRef.deref();

if (derefObj) {
  console.log('对象还存在');
} else {
  console.log('对象已经被回收');
}

在这个例子中，我们创建了一个WeakRef实例，指向obj对象。然后，我们使用registry.register方法将obj对象和FinalizationRegistry关联起来。

当obj对象被回收时，FinalizationRegistry就会执行回调函数。同时，weakRef.deref()方法会返回undefined，表示对象已经被回收。

使用场景：资源管理与缓存清理

FinalizationRegistry最常见的应用场景是资源管理和缓存清理。

资源管理： 释放文件句柄、关闭数据库连接、释放网络资源等。
缓存清理： 清理缓存中的过期数据。

表格总结：FinalizationRegistry的特性

特性	描述
回调函数执行时机	对象即将被垃圾回收时
回调函数参数	`heldValue`：注册对象时传递的值
取消注册	使用`unregisterToken`和`registry.unregister`方法
适用场景	资源管理、缓存清理等
注意事项	回调函数的执行时机不确定，可能会被多次执行，不应该依赖于其他对象的状态
与`WeakRef`关系	常与`WeakRef`一起使用，`WeakRef`提供对对象的弱引用，不会阻止垃圾回收器回收对象

总结：优雅地告别逝去的对象

FinalizationRegistry是JavaScript中一个非常有用的API，它允许我们在对象被回收之前执行一些清理操作，避免资源泄漏和数据不一致。

虽然FinalizationRegistry存在一些限制，但只要我们了解它的特性，并合理地使用它，就可以编写出更加健壮和可靠的JavaScript代码。

好了，今天的讲座就到这里。希望大家有所收获，下次再见！记住，即使是“垃圾”，也要优雅地处理。各位，散会！

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