浏览器原理 07 # 调用栈：为什么JavaScript代码会出现栈溢出？

说明

浏览器工作原理与实践专栏学习笔记

三种情况

什么样的代码才会在执行之前就进行编译并创建执行上下文？

当 JavaScript 执行全局代码的时候，会编译全局代码并创建全局执行上下文，而且在整个页面的生存周期内，全局执行上下文只有一份。

当调用一个函数的时候，函数体内的代码会被编译，并创建函数执行上下文，一般情况下，函数执行结束之后，创建的函数执行上下文会被销毁。

当使用 eval 函数的时候，eval 的代码也会被编译，并创建执行上下文。

调用栈

栈溢出的错误：

出现这种错误就涉及到了调用栈的内容。调用栈就是用来管理函数调用关系的一种数据结构。因此要讲清楚调用栈，要先弄明白函数调用和栈结构。

什么是函数调用

函数调用就是运行一个函数，具体使用方式是使用函数名称跟着一对小括号。

例子：

var a = 2
function add(){
  var b = 10
  return  a+b
}
add()

上面例子的全局执行上下文：

1. 从全局执行上下文中，取出 add 函数代码。
2. 对 add 函数的这段代码进行编译，并创建该函数的执行上下文和可执行代码。
3. 执行代码，输出结果。

完整流程

当执行到 add 函数的时候，就有了两个执行上下文

1. 全局执行上下文
2. add 函数的执行上下文

而这些执行上下文是通过一种叫栈的数据结构来管理的。

什么是栈

栈就是类似于一端被堵住的单行线，车子类似于栈中的元素，栈中的元素满足后进先出的特点。

栈容器、入栈、栈满、出栈、空栈

什么是 JavaScript 的调用栈

通常把这种用来管理执行上下文的栈称为执行上下文栈，又称调用栈。

示例：

var a = 2
function add(b,c){
  return b+c
}
function addAll(b,c){
  var d = 10
  result = add(b,c)
  return  a+result+d
}
addAll(3,6)

第一步，创建全局上下文，并将其压入栈底。

全局执行上下文压栈

赋值操作改变执行上下文中的值

第二步是调用 addAll 函数。

执行 addAll 函数时的调用栈

第三步，当执行到 add 函数

执行 add 函数时的调用栈

当 add 函数返回时，该函数的执行上下文就会从栈顶弹出

addAll 的执行上下文也会从栈顶部弹出，此时调用栈中就只剩下全局上下文。

调用栈是 JavaScript 引擎追踪函数执行的一个机制。

如何利用好调用栈

1. 如何利用浏览器查看调用栈的信息

1. 打开“开发者工具”
2. 点击“Source”标签
3. 选择 JavaScript 代码的页面，然后在第 3 行加上断点，并刷新页面。
4. 你可以看到执行到 add 函数时，执行流程就暂停了
5. 通过右边“call stack”来查看当前的调用栈的情况
6. 栈的最底部是 anonymous，也就是全局的函数入口

除了通过断点来查看调用栈，还可以使用 console.trace() 来输出当前的函数调用关系

2. 栈溢出（Stack Overflow）

调用栈是有大小的，当入栈的执行上下文超过一定数目，JavaScript 引擎就会报错，我们把这种错误叫做栈溢出。

写递归代码的时候，就很容易出现栈溢出的情况：超过了最大栈调用大小（Maximum call stack size exceeded）。

function division(a,b){
    return division(a,b)
}
console.log(division(1,2))

原因如下：

1. 首先调用函数 division，并创建执行上下文，压入栈中
2. 这个函数是递归的，并且没有任何终止条件，它会一直创建新的函数执行上下文，并反复将其压入栈中
3. 栈是有容量限制的，超过最大数量后就会出现栈溢出的错误。

同时这个引发栈溢出的栈大小由于浏览器的厂商、版本各不相同。

那么怎么知道不同版本的限制大小?

可以在不同的浏览器控制台输入下面的代码

var i = 0;
function inc() {
  i++;
  inc();
}
try {
  inc();
}
catch(e) {
  // The StackOverflow sandbox adds one frame that is not being counted by this code
  // Incrementing once manually
  i++;
  console.log('Maximum stack size is', i, 'in your current browser');
}

   Internet Explorer

       IE6: 1130

       IE7: 2553

       IE8: 1475

       IE9: 20678

       IE10: 20677

   Mozilla Firefox

       3.6: 3000

       4.0: 9015

       5.0: 9015

       6.0: 9015

       7.0: 65533

       8b3: 63485

       17: 50762

       18: 52596

       19: 52458

       42: 281810

   Google Chrome

       14: 26177

       15: 26168

       16: 26166

       25: 25090

       47: 20878

       51: 41753

   Safari

       4: 52426

       5: 65534

       9: 63444

   Opera

       10.10: 9999

       10.62: 32631

       11: 32631

       12: 32631

   Edge

       87: 13970

参考资料：Browser Javascript Stack size limit

总结

   每调用一个函数，JavaScript 引擎会为其创建执行上下文，并把该执行上下文压入调用栈，然后 JavaScript 引擎开始执行函数代码。

   如果在一个函数 A 中调用了另外一个函数 B，那么 JavaScript 引擎会为 B 函数创建执行上下文，并将 B 函数的执行上下文压入栈顶。

   当前函数执行完毕后，JavaScript 引擎会将该函数的执行上下文弹出栈。

   当分配的调用栈空间被占满时，会引发“堆栈溢出”问题。

思考题

问题

你能优化下这段代码，以解决栈溢出的问题吗？

执行下面代码：

function runStack (n) {
  if (n === 0) return 100;
  return runStack( n - 2);
}
runStack(50000)

参考

使用es6的蹦床函数解决递归造成的堆栈溢出

蹦床函数：结合.bind，使函数调用的时候是自己的方法，但是确是另一个函数对象，不是本身，这个时候就不会造成内存的泄露，发生堆栈溢出了，实现代码如下：

function trampoline(f) {
  while (f && f instanceof Function) {
    f = f();
  }
  return f;
}

代码实现

function runStack (n) {
  if (n === 0) return 100;
  return runStack.bind(null, n - 2); // 返回自身的一个版本
}
// 蹦床函数，避免递归
function trampoline(f) {
  while (f && f instanceof Function) {
    f = f();
  }
  return f;
}
trampoline(runStack(1000000))