js 調用棧機制與ES6尾調用優化介紹

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調用棧的英文名叫做Call Stack，大家或多或少是有聽過的，但是對於js調用棧的工作方式以及如何在工作中利用這一特性，大部分人可能沒有進行過更深入的研究，這塊內容可以說對我們前端來說就是所謂的基礎知識，咋一看好像用處並沒有很大，但掌握好這個知識點，就可以讓我們在以後可以走的更遠，走的更快！ "博 ...

調用棧的英文名叫做Call Stack，大家或多或少是有聽過的，但是對於js調用棧的工作方式以及如何在工作中利用這一特性，大部分人可能沒有進行過更深入的研究，這塊內容可以說對我們前端來說就是所謂的基礎知識，咋一看好像用處並沒有很大，但掌握好這個知識點，就可以讓我們在以後可以走的更遠，走的更快！

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數據結構：棧

棧是一種遵從後進先出(LIFO)原則的有序集合，新元素都靠近棧頂，舊元素都接近棧底。

生活中的慄子，幫助一下理解：

餐廳裡面堆放的盤子(棧)，一開始放的都在下麵(先進)，後面放的都在上面(後進)，洗盤子的時候先從上面開始洗(先出)。

調用棧是什麼？用來做什麼？

調用棧是一種棧結構的數據，它是由調用偵組成的。
調用棧記錄了函數的執行順序和函數內部變數等信息。

調用棧的運行機制

機制：

程式運行到一個函數，它就會將其添加到調用棧中，當從這個函數返回的時候，就會將這個函數從調用棧中刪掉。

看一下例子幫助理解：

// 調用棧中的執行步驟用數字表示
printSquare(5); // 1 添加
function printSquare(x) {
    var s = multiply(x, x); // 2 添加 => 3 運行完成，內部沒有再調用其他函數，刪掉
    console.log(s); // 4 添加 => 5 刪掉
    // 運行完成 刪掉printSquare
}
function multiply(x, y) {
    return x * y;
}

調用棧中的執行步驟如下(刪除multiply的步驟被省略了)：

調用偵：

每個進入到調用棧中的函數，都會分配到一個單獨的棧空間，稱為“調用偵”。

在調用棧中每個“調用偵”都對應一個函數，最上方的調用幀稱為“當前幀”，調用棧是由所有的調用偵形成的。

找到一張圖片，調用偵：

調用棧優化記憶體

調用棧的記憶體消耗：

如上圖，函數的變數等信息會被調用偵保存起來，所以調用偵中的變數不會被垃圾收集器回收。

當函數嵌套的層級比較深了，調用棧中的調用偵比較多的時候，這些信息對記憶體消耗是非常大的。

針對這種情況除了我們要儘量避免函數層級嵌套的比較深之外，ES6提供了“尾調用優化”來解決調用偵過多，引起的記憶體消耗過大的問題。

何謂尾調用：

尾調用指的是：函數的最後一步是調用另一個函數。

function f(x){
  return g(x); // 最後一步調用另一個函數並且使用return
}
function f(x){
  g(x); // 沒有return 不算尾調用 因為不知道後面還有沒有操作
  // return undefined; // 隱式的return
}

尾調用優化優化了什麼？

尾調用用來刪除外層無用的調用偵，只保留內層函數的調用偵，來節省瀏覽器的記憶體。

下麵這個例子調用棧中的調用偵一直只有一項，如果不使用尾調用的話會出現三個調用偵：

a() // 1 添加a到調用棧
function a(){
    return b(); // 在調用棧中刪除a 添加b
}
function b(){
    return c() // 刪除b 添加c
}

防止爆棧：

瀏覽器對調用棧都有大小限制，在ES6之前遞歸比較深的話，很容易出現“爆棧”問題(stack overflow)。

現在可以使用“尾調用優化”來寫一個“尾遞歸”，只保存一個調用偵，來防止爆棧問題。

註意：

只有不再用到外層函數的內部變數，內層函數的調用幀才會取代外層函數的調用幀。

如果要使用外層函數的變數，可以通過參數的形式傳到內層函數中

function a(){
    var aa = 1;
    let b = val => aa + val // 使用了外層函數的參數aa
    return b(2) // 無法進行尾調用優化
}

尾調用優化只在嚴格模式下開啟，非嚴格模式是無效的。
如果環境不支持“尾調用優化”，代碼還可以正常運行，是無害的！

關於尾遞歸以及更多尾調用優化的內容，推薦查閱ES6入門-阮一峰

調用棧debug大法

查看調用棧有什麼用

查看函數的調用順序是否跟預期一致，比如不同判斷調用不同函數。
快速定位問題/修改三方庫的代碼。

當接手一個歷史項目，或者引用第三方庫出現問題的時候，可以先查看對應API的調用棧，找到其中涉及的關鍵函數，針對性的修複它。

通過查看調用棧的形式，幫助我快速定位問題，修改三方庫的源碼。

如何查看調用棧

只查看調用棧：console.trace

a()
function a() {
    b();
}
function b() {
    c()
}
function c() {
    let aa = 1;
    console.trace()
}

如圖所示,點擊右側還能查看代碼位置：

bugger打斷點形式，這也是我最喜歡的調試方式：

積跬步以至千里

平時需要有意識的去做這種小的優化(我現在就是)，儘量寫最佳實踐的代碼。

項目小的時候可能沒什麼影響，當一個項目體量大的時候，尤其是一些小方法拼接嵌套成一個大的API輸出時，這時調用棧中對記憶體的消耗將是巨大的！這種優化也是不可小覷的，積跬步以至千里，諸君共勉！

結語

本文主要講了這幾個方面的內容：

理解調用棧的運行機制，對代碼背後的一些執行機制也可以更加瞭解，幫助我們在百尺竿頭更進一步。
我們應該在日常的code中，有意識的使用ES6的“尾調用優化”，來減少調用棧的長度，節省客戶端記憶體。
利用調用棧，對第三方庫或者不熟悉的項目，可以更快速的定位問題，提高我們debug速度。

最後：之前寫過一篇關於垃圾回收機制與記憶體泄露的文章，感興趣的同學可以擴展一下。

如果這篇文章幫助到了你，歡迎點贊和關註，你的支持是對我最大的鼓勵！

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以上2019/5/19

參考資料：

JS垃圾回收機制與常見記憶體泄露的解決方法

ES6入門-阮一峰

JavaScript 如何工作：對引擎、運行時、調用堆棧的概述

淺析javascript調用棧

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