javascript - 类型化数组与字符串的内存开销

Question

我正在尝试减少 JavaScript Web 应用程序的内存使用量，该应用程序以大量小字符串的形式在内存中存储大量信息。当我将代码更改为使用 Uint8Array 而不是 String 时，我注意到内存使用量上升了。

例如，考虑以下创建许多小字符串的代码:

// (1000000 strings) x (10 characters)
var a=[];
for (let i=0; i<1000000; i++)
    a.push("a".repeat(10).toUpperCase());

如果您将它放在一个空白页面中并让内存使用量稳定几秒钟，它会在 Google Chrome 上稳定在 70 MiB。另一方面，以下代码:

// (1000000 arrays) x (10 bytes)
var a=[];
for (let i=0; i<1000000; i++)
    a.push(new Uint8Array(10));

使用 233 MiB 的内存。没有任何代码的空白页面使用大约 20 MiB。另一方面，如果我创建少量大字符串/数组，差异会变得更小，并且对于具有 10000000 个字符/条目的单个字符串/数组，内存使用量几乎相同。

那么为什么类型化数组会有这么大的内存开销呢？

Answer 1

V8 开发人员在这里。您的结论是有道理的:如果您将字符串中的字符与 Uint8Array 中的元素进行比较，则字符串的开销会更少。 TypedArrays 非常擅长提供对类型化元素的快速访问；然而，拥有大量小型 TypedArray 的内存效率并不高。

区别在于字符串和类型化数组的对象 header 大小。

对于一个字符串，对象头是:

1. 隐藏类指针
2. 哈希
3. 长度
4. 有效负载

有效负载四舍五入到指针大小对齐，在这种情况下为 16 个字节。

对于 Uint8Array，您需要以下内容:

1. 隐藏类指针

2. 属性指针(未使用)

3. 元素指针(见下文)

4. 数组缓冲区指针(见下文)

5. 数组缓冲区的偏移量

6. 字节长度

7. 数组缓冲区的 View 长度

8. 长度(用户可见)

9. 嵌入字段#1

10. 嵌入字段#2

11. 数组缓冲区:隐藏类指针

12. 数组缓冲区:属性指针(未使用)

13. 数组缓冲区:元素指针(见下文)

14. 数组缓冲区:字节长度

15. 数组缓冲区:后备存储

16. 数组缓冲区:分配基数

17. 数组缓冲区:分配长度

18. 数组缓冲区:位域(内部标志)

19. 数组缓冲区:嵌入字段 #1

20. 数组缓冲区:嵌入字段#2

21. 元素对象:隐藏类指针

22. 元素对象:长度(后备存储)

23. 元素对象:(后备存储的)基指针

24. 元素对象:数据开始的偏移量

25. 元素对象:有效载荷

同样，有效负载被四舍五入到指针大小对齐，因此在这里消耗 16 个字节。

总而言之，每个字符串消耗 5*8 = 40 字节，每个类型化数组消耗 26*8 = 208 字节。这看起来确实有很多开销。原因在于 TypedArrays 提供的各种灵活选项(它们可以将 View 重叠到 ArrayBuffers 中，可以直接从 JavaScript 分配，或与 WebGL 等共享)。

(这不是关于“优化内存分配”，也不是“更好地收集垃圾字符串”——因为你持有所有对象，GC 不会发挥作用。)