弱引用（WeakRef）与 FinalizationRegistry：内存管理新特性

弱引用与 FinalizationRegistry：垃圾回收背后的秘密花园，以及你如何成为花园的主人 🌸

各位观众老爷们，大家好！👋 今天咱们不聊那些高大上的架构设计，也不谈什么深奥的算法优化，咱们来聊点儿“小清新”的，但又非常实用、非常能提升代码逼格的东西：弱引用 (WeakRef) 和 FinalizationRegistry。

你可能会想：“弱引用？FinalizationRegistry？听都没听过，这玩意儿能干啥？” 别急，容我慢慢道来。想象一下，你的程序就像一个熙熙攘攘的都市，内存就是这都市里的土地。对象们就像这土地上的居民，有房子住，有工作做，占据着宝贵的资源。但是，有些居民只是“临时工”，他们来了又走，你不希望因为他们的存在，就阻止这块地被回收利用，毕竟寸土寸金嘛！这时候，弱引用和 FinalizationRegistry 就闪亮登场了，他们就像是这座都市里的“环保局”和“告别仪式组织者”，帮助你更优雅地管理内存，避免内存泄漏，让你的程序运行得更流畅。

一、垃圾回收：一场盛大的告别仪式 🎉

在深入了解弱引用和 FinalizationRegistry 之前，我们先来回顾一下垃圾回收 (Garbage Collection, GC) 的基本概念。垃圾回收就像一场盛大的告别仪式，专门送走那些不再需要的对象，释放它们占用的内存。

一般来说，垃圾回收器会周期性地扫描内存，找出那些“不可达”的对象，也就是没有任何引用指向它们的对象。这些对象就像是被遗忘的角落，再也没有人关心它们了，于是就被回收器无情地回收掉了。

问题来了： 垃圾回收器很智能，但它并不是万能的。如果我们错误地保持了对某个对象的引用，即使这个对象实际上已经不再需要了，垃圾回收器也无法回收它，从而导致内存泄漏。这就像是你在家里堆满了旧衣服，虽然你已经不再穿了，但因为你舍不得扔，它们就一直占用着你的空间。时间一长，你的房子就会变得拥挤不堪，最终无法居住。

二、弱引用：若有若无的爱恋 💔

弱引用 (WeakRef) 就是一种特殊的引用，它不会阻止垃圾回收器回收对象。想象一下，你暗恋着一个人，你默默地关注着他，但他并不知道你的存在。即使你消失了，对他也不会有任何影响。这就是弱引用的本质：它允许你访问一个对象，但不会阻止这个对象被回收。

如何创建弱引用？

在 JavaScript 中，我们可以使用 WeakRef 类来创建弱引用：

let myObject = { name: "小明", age: 18 };
let weakRef = new WeakRef(myObject);

// 获取弱引用指向的对象
let dereferencedObject = weakRef.deref();

console.log(dereferencedObject); // 输出: { name: "小明", age: 18 }

myObject = null; // 断开强引用

// 稍等片刻，等待垃圾回收器运行
setTimeout(() => {
  let dereferencedObject = weakRef.deref();
  console.log(dereferencedObject); // 输出: undefined (如果 myObject 被回收了)
}, 1000);

代码解释：

我们首先创建了一个名为 myObject 的对象。
然后，我们使用 WeakRef 类创建了一个指向 myObject 的弱引用 weakRef。
weakRef.deref() 方法用于获取弱引用指向的对象。如果对象仍然存在，则返回该对象；如果对象已经被回收，则返回 undefined。
我们将 myObject 设置为 null，断开了对该对象的强引用。
我们使用 setTimeout 函数等待一段时间，以便垃圾回收器有机会运行。
再次调用 weakRef.deref() 方法，如果 myObject 已经被回收，则返回 undefined。

弱引用的适用场景：

缓存： 你可以使用弱引用来缓存一些对象，以便在需要时快速访问它们。如果内存压力过大，这些对象可以被垃圾回收器回收，而不会导致内存泄漏。
观察者模式： 你可以使用弱引用来实现观察者模式，以便在被观察对象被回收时，自动移除观察者。
避免循环引用： 循环引用会导致内存泄漏，因为垃圾回收器无法回收循环引用的对象。使用弱引用可以打破循环引用，从而避免内存泄漏。

三、 FinalizationRegistry：对象的告别仪式组织者 💐

FinalizationRegistry 就像是对象的告别仪式组织者。它允许你在对象被垃圾回收时执行一些清理工作。想象一下，你有一个朋友去世了，你需要为他举办一场告别仪式，送他最后一程。 FinalizationRegistry 就像是你的朋友，它会在对象被回收时通知你，让你有机会执行一些清理工作。

如何使用 FinalizationRegistry？

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

let myObject = { name: "小红", age: 20 };
let heldValue = "小红的告别仪式";

registry.register(myObject, heldValue);

myObject = null; // 断开强引用

// 稍等片刻，等待垃圾回收器运行
setTimeout(() => {
  console.log("程序运行结束");
}, 2000);

代码解释：

我们首先创建了一个 FinalizationRegistry 对象 registry。
FinalizationRegistry 的构造函数接受一个回调函数，该回调函数会在对象被垃圾回收时执行。回调函数接受一个参数 heldValue，该参数是在注册对象时传递的值。
我们创建了一个名为 myObject 的对象，并将其注册到 registry 中。我们还传递了一个名为 heldValue 的值，该值将在回调函数中可用。
我们将 myObject 设置为 null，断开了对该对象的强引用。
我们使用 setTimeout 函数等待一段时间，以便垃圾回收器有机会运行。
当 myObject 被垃圾回收时，registry 的回调函数会被执行，控制台会输出 "对象被回收了，关联的值是：小红的告别仪式"。

FinalizationRegistry 的适用场景：

释放资源： 当对象被回收时，你可以使用 FinalizationRegistry 来释放对象占用的资源，例如文件句柄、网络连接等。
清理缓存： 当对象被回收时，你可以使用 FinalizationRegistry 来清理与该对象相关的缓存数据。
记录日志： 当对象被回收时，你可以使用 FinalizationRegistry 来记录日志，以便进行调试和分析。

四、弱引用 vs. FinalizationRegistry：异曲同工，各有千秋 🎻

特性	弱引用 (WeakRef)	FinalizationRegistry
作用	允许你访问一个对象，但不会阻止该对象被回收。	允许你在对象被垃圾回收时执行一些清理工作。
使用方式	使用 `WeakRef` 类创建弱引用，使用 `deref()` 方法获取对象。	使用 `FinalizationRegistry` 类注册对象，并提供一个回调函数。
回调时机	当你尝试访问弱引用指向的对象时，如果对象已经被回收，则返回 `undefined`。	当对象被垃圾回收时，回调函数会被执行。
适用场景	缓存、观察者模式、避免循环引用。	释放资源、清理缓存、记录日志。
目标	避免对象阻止垃圾回收，提高内存利用率。	在对象被回收后执行清理工作，确保程序状态一致性。

总结：

弱引用 就像是“备胎”，在需要的时候可以用，但不会阻止对象被回收。
FinalizationRegistry 就像是“遗嘱执行人”，在对象去世后，负责处理它的后事。

五、注意事项：谨慎使用，避免踩坑 ⚠️

虽然弱引用和 FinalizationRegistry 非常有用，但它们也并非万能的。在使用它们时，需要注意以下几点：

不要过度依赖 FinalizationRegistry。 FinalizationRegistry 的回调函数执行时机是不确定的，因此不要在回调函数中执行关键逻辑。否则，可能会导致程序出现不可预测的行为。
弱引用不能保证对象一定会被回收。 如果存在其他的强引用指向对象，即使你创建了弱引用，对象也不会被回收。
FinalizationRegistry 的回调函数可能会在垃圾回收器运行期间执行。 这意味着回调函数可能会影响垃圾回收器的性能。因此，应该尽量避免在回调函数中执行耗时操作。
弱引用和 FinalizationRegistry 可能会增加代码的复杂性。 在使用它们时，需要仔细考虑是否真的有必要使用它们。

六、举个栗子：使用弱引用优化缓存系统 🌰

假设我们正在开发一个图片加载器，我们需要缓存已经加载的图片，以便在下次需要时快速访问它们。但是，如果缓存中的图片过多，可能会导致内存泄漏。

我们可以使用弱引用来优化缓存系统：

class ImageLoader {
  constructor() {
    this.cache = new Map();
  }

  loadImage(url) {
    // 首先从缓存中查找图片
    let weakRef = this.cache.get(url);
    if (weakRef) {
      let image = weakRef.deref();
      if (image) {
        console.log(`从缓存中加载图片：${url}`);
        return Promise.resolve(image);
      }
    }

    // 如果缓存中没有图片，则加载图片
    return new Promise((resolve, reject) => {
      let image = new Image();
      image.onload = () => {
        console.log(`加载图片：${url}`);
        this.cache.set(url, new WeakRef(image)); // 使用弱引用缓存图片
        resolve(image);
      };
      image.onerror = () => {
        reject(new Error(`加载图片失败：${url}`));
      };
      image.src = url;
    });
  }
}

let imageLoader = new ImageLoader();

// 加载图片
imageLoader.loadImage("https://example.com/image1.jpg")
  .then((image) => {
    console.log("图片加载成功");
  })
  .catch((error) => {
    console.error(error);
  });

// 再次加载图片
imageLoader.loadImage("https://example.com/image1.jpg")
  .then((image) => {
    console.log("图片加载成功");
  })
  .catch((error) => {
    console.error(error);
  });

代码解释：

我们使用 Map 对象来存储缓存的图片。
在 loadImage 方法中，我们首先从缓存中查找图片。如果缓存中存在图片，并且图片仍然有效，则直接返回缓存中的图片。
如果缓存中不存在图片，则加载图片，并使用 WeakRef 类将图片缓存起来。

通过使用弱引用，我们可以确保缓存中的图片不会阻止垃圾回收器回收它们。如果内存压力过大，垃圾回收器可以回收缓存中的图片，而不会导致内存泄漏。

七、总结：优雅地告别，让内存更自由 🕊️

弱引用和 FinalizationRegistry 是 JavaScript 中强大的内存管理工具。它们允许你更精细地控制对象的生命周期，避免内存泄漏，提高程序的性能和稳定性。但是，在使用它们时，需要谨慎考虑，并根据实际情况选择合适的方案。

希望今天的讲解能够帮助你更好地理解弱引用和 FinalizationRegistry。记住，好的代码就像一首优美的诗，需要精雕细琢，才能展现出它的魅力。让我们一起努力，写出更优雅、更高效的代码吧！感谢大家的观看！ 🙏

弱引用与 FinalizationRegistry：垃圾回收背后的秘密花园，以及你如何成为花园的主人 🌸

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