动态数组的空间管理（动态数组不释放内存会怎么样）

数组基于下标的类型和使用方式区分了索引数组和关联数组。

索引数组和关联数组

索引数组使用「数字类型」作为下标，按顺序访问元素。这种数组更像是一个线性表，内部元素有严格的顺序，通过数字索引可以直接存取。

关联数组使用「字符串类型、符号类型」作为下标，以「键-值」的形式存取元素。这种数组更像是一张表，内部元素没有严格顺序，通过字符串/符号作为键可以灵活存取。

索引数组追求顺序和索引访问，关联数组追求灵活存取方式。但两者本质上都是数组，只是在使用方法和存储方式上略有不同。

索引数组和对象

在JavaScript中，数组表现为索引数组，但具有对象的所有特性。

每个数组索引都是数组对象的自身属性。因此，默认情况下，数组可以像普通对象一样使用，包括对象展开和对象解构赋值。

大多数操作仍然基于对象的正常机制，但 JavaScript 额外处理了索引数组中的 length 属性。例如，在以下情况下会影响 length 属性：

可以显式地重写\\”length\\”属性来调整数组的大小。

JavaScript 在处理索引数组时除了特殊处理了 length 属性之外，还提供了一些针对数组的特定方法和属性，并且保证了数组的迭代顺序和一些性能上的优化。这使得数组在处理有序集合数据时更加便捷和高效。

数组的分配空间

由于 JavaScript 数组是基于关联数组实现的，数组的很多方法都是使用递增或递减来列举元素：

JavaScript 数组的每个元素占据连续中一个位置，并且可以通过索引直接访问。数组的连续性使得通过索引来访问元素的时间复杂度为O(1)，即具有常数级的访问速度。

JavaScript 引擎会尽力将数组存储为连续的内存空间，以提高访问性能。当数组需要扩展时，引擎会根据内存情况分配更大的连续内存块，并将原有元素复制到新的内存位置。这样可以确保数组的连续性，并且减少内存碎片化。

通常情况下，JavaScript 数组的元素存储在内存中，而不是硬盘上。只有在处理非常大的数组时，内存不足时，或者特定的I/O需求时，才会考虑将数组数据存储在硬盘等外部存储介质上。这种情况下，访问速度会受到硬盘读写速度的影响。

所以 JavaScript 数组是连续存储的，通过索引访问元素具有高效性。尽管在某些情况下，内存不足时可能使用硬盘存储，但这是相对较少见的情况。数组的连续性取决于当前的内存分配和 JavaScript 引擎的优化策略。

即需即分配

JavaScript的数组在存取特性上是即需即分配的动态数组，只有在向数组添加元素时才会分配相应的内存空间。这意味着在声明一个大型数组时，并不会导致实际的存储问题，不会立即分配内存空间来存储所有元素。

var aArray = new Array(100000);for(var i=0; i<aArray.length; i++){  //列举 aArray.length 次}

在上面的示例中，声明了一个包含 1,000,000 个元素的数组 aArray，但实际上没有任何元素被存入数组中。由于 JavaScript 的动态数组特性，这样的声明并不会导致分配 1,000,000 个元素所需的大量内存空间。

对于这样的空数组进行遍历操作，即使没有实际元素需要处理，仍然会导致遍历代码的执行次数为 aArray.length，即 1,000,000 次。由于遍历是基于数组长度进行的，仍然会产生一定的虚耗，因为需要执行大量的循环迭代操作。

虽然遍历空数组不会带来实际的存储问题，但对于性能而言，无意义的遍历操作可能会浪费计算资源。

V8 引擎的策略

在 V8 引擎中，有一些额外的策略，这个策略被称为「ElementsKind」转换，它是为了减少频繁的内存分配和数据迁移操作。

具体来说就是，V8 引擎在处理数组时，会根据数组的大小和元素的类型选择一个称为 ElementsKind 的内部表达方式，这个内部表达方式可以容纳一定数量的元素，通常是当前数组大小的 1.5 倍左右。

当数组需要扩展时，引擎会检查当前数组数量是否已经接近容量上限，如果是，则会分配一个更大的内部空间，将原有元素都迁移到新的空间中，继续添加元素。

注意：不同的引擎会有不同的实现方式。

索引数组的局限

对于大型数组或者需要频繁搜索的情况，使用常见的 indexOf() 方法并不会带来高效的搜索效果，这是因为 indexOf() 方法需要逐个遍历数组元素，直到找到匹配的元素或搜索到数组末尾。

当数组进一步无序或自由存取的时候（下标空洞），列举数组中的元素就进行搜索的效率可能会更差，这是因为无序数组结构无法使用「二分查找」等高效的搜索算法。

所以对于大型数组或者需要频繁搜索的情况，可以考虑其他的数据结构或算法来提高搜索效率，例如使用哈希表、排序后再进行搜索，或者将数据结构改造为更适合搜索操作的形式。

题图授权：Midjourney
内容优化：ChatGPT
内容来源：《JavaScript 语言精髓与编程实战》

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