ES6新增WeakRef和FinalizationRegistry

WeakRef

WeakSet 和 WeakMap 是基于弱引用的数据结构,ES2021 更进一步,提供了 WeakRef 对象,用于直接创建对象的弱引用。

let target = {};
let wr = new WeakRef(target);

上面示例中,target是原始对象,构造函数WeakRef()创建了一个基于target的新对象wr。这里,wr就是一个 WeakRef 的实例,属于对target的弱引用,垃圾回收机制不会计入这个引用,也就是说,wr的引用不会妨碍原始对象target被垃圾回收机制清除。

WeakRef 实例对象有一个deref()方法,如果原始对象存在,该方法返回原始对象;如果原始对象已经被垃圾回收机制清除,该方法返回undefined。

let target = {};
let wr = new WeakRef(target);

let obj = wr.deref();
if (obj) { // target 未被垃圾回收机制清除
  // ...
}

上面示例中,deref()方法可以判断原始对象是否已被清除。

弱引用对象的一大用处,就是作为缓存,未被清除时可以从缓存取值,一旦清除缓存就自动失效。

function makeWeakCached(f) {
  const cache = new Map();
  return key => {
    const ref = cache.get(key);
    if (ref) {
      const cached = ref.deref();
      if (cached !== undefined) return cached;
    }

    const fresh = f(key);
    cache.set(key, new WeakRef(fresh));
    return fresh;
  };
}

const getImageCached = makeWeakCached(getImage);

上面示例中,makeWeakCached()用于建立一个缓存,缓存里面保存对原始文件的弱引用。

注意,标准规定,一旦使用WeakRef()创建了原始对象的弱引用,那么在本轮事件循环(event loop),原始对象肯定不会被清除,只会在后面的事件循环才会被清除。

FinalizationRegistry

ES2021 引入了清理器注册表功能 FinalizationRegistry,用来指定目标对象被垃圾回收机制清除以后,所要执行的回调函数。

首先,新建一个注册表实例。

const registry = new FinalizationRegistry(heldValue => {
  // ....
});

上面代码中,FinalizationRegistry()是系统提供的构造函数,返回一个清理器注册表实例,里面登记了所要执行的回调函数。回调函数作为FinalizationRegistry()的参数传入,它本身有一个参数heldValue。

然后,注册表实例的register()方法,用来注册所要观察的目标对象。

registry.register(theObject, "some value");

上面示例中,theObject就是所要观察的目标对象,一旦该对象被垃圾回收机制清除,注册表就会在清除完成后,调用早前注册的回调函数,并将some value作为参数(前面的heldValue)传入回调函数。

注意,注册表不对目标对象theObject构成强引用,属于弱引用。因为强引用的话,原始对象就不会被垃圾回收机制清除,这就失去使用注册表的意义了。

回调函数的参数heldValue可以是任意类型的值,字符串、数值、布尔值、对象,甚至可以是undefined。

最后,如果以后还想取消已经注册的回调函数,则要向register()传入第三个参数,作为标记值。这个标记值必须是对象,一般都用原始对象。接着,再使用注册表实例对象的unregister()方法取消注册。

registry.register(theObject, "some value", theObject);
// ...其他操作...
registry.unregister(theObject);

上面代码中,register()方法的第三个参数就是标记值theObject。取消回调函数时,要使用unregister()方法,并将标记值作为该方法的参数。这里register()方法对第三个参数的引用,也属于弱引用。如果没有这个参数,则回调函数无法取消。

由于回调函数被调用以后,就不再存在于注册表之中了,所以执行unregister()应该是在回调函数还没被调用之前。

下面使用FinalizationRegistry,对前一节的缓存函数进行增强。

function makeWeakCached(f) {
  const cache = new Map();
  const cleanup = new FinalizationRegistry(key => {
    const ref = cache.get(key);
    if (ref && !ref.deref()) cache.delete(key);
  });

  return key => {
    const ref = cache.get(key);
    if (ref) {
      const cached = ref.deref();
      if (cached !== undefined) return cached;
    }

    const fresh = f(key);
    cache.set(key, new WeakRef(fresh));
    cleanup.register(fresh, key);
    return fresh;
  };
}

const getImageCached = makeWeakCached(getImage);

上面示例与前一节的例子相比,就是增加一个清理器注册表,一旦缓存的原始对象被垃圾回收机制清除,会自动执行一个回调函数。该回调函数会清除缓存里面已经失效的键。

下面是另一个例子。

class Thingy {
  #file;
  #cleanup = file => {
    console.error(
      `The \`release\` method was never called for the \`Thingy\` for the file "${file.name}"`
    );
  };
  #registry = new FinalizationRegistry(this.#cleanup);

  constructor(filename) {
    this.#file = File.open(filename);
    this.#registry.register(this, this.#file, this.#file);
  }

  release() {
    if (this.#file) {
      this.#registry.unregister(this.#file);
      File.close(this.#file);
      this.#file = null;
    }
  }
}

上面示例中,如果由于某种原因,Thingy类的实例对象没有调用release()方法,就被垃圾回收机制清除了,那么清理器就会调用回调函数#cleanup(),输出一条错误信息。

由于无法知道清理器何时会执行,所以最好避免使用它。另外,如果浏览器窗口关闭或者进程意外退出,清理器则不会运行。

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