Entendendo a Alocação e Desalocação de Memória no JavaScript
Olá, pessoal!
Sou novo no JavaScript e estava tentando entender os tipos de dados e como funciona o gerenciamento de memória "por debaixo do capô". O JavaScript por ser uma linguagem de alto nível, muitos dos detalhes técnicos, como o gerenciamento de memória, são abstraídos do desenvolvedor. No entanto, acredito que compreender o mínimo de como funciona a alocação e a desalocação de memória é essencial para escrevermos um código mais eficiente e evitar problemas, como vazamentos de memória.
Fui atrás de materiais para esclarecer melhor esse tema, mas tive dificuldade em encontrar em um unico lugar algo que explicasse esse processo de forma mais aprofundada. Por isso, resolvi escrever este artigo para ajudar quem possa ter as mesmas dúvidas que eu!
Neste texto, vou abordar como o motor JavaScript gerencia variáveis, tipos de dados e as áreas de memória (stack e heap), além de explicar o funcionamento do Garbage Collector (coleta de lixo).
Tipos de Dados em JavaScript: Imutáveis e Mutáveis
Os tipos de dados no JavaScript podem ser divididos em duas categorias principais:
1. Tipos Primitivos (Imutáveis)
Os tipos primitivos são valores simples e imutáveis. Isso significa que, uma vez criados, eles não podem ser alterados diretamente. Quando você modifica um valor primitivo, na verdade, você está descartando o valor original e alocando um novo valor na memória.
Veja o exemplo abaixo:
let str = "Hello";
str = str + " World"; // Um novo valor "Hello World" é criado, e "Hello" é descartado.
Aqui, o valor original "Hello" não é modificado; em vez disso, um novo valor é alocado na memória.
Tipos Primitivos no JavaScript
- Number
- String
- Boolean
- null
- undefined
- Symbol
- BigInt
2. Tipos Não Primitivos (Mutáveis)
Os tipos não primitivos são os Objects, Arrays e Functions. Eles são mutáveis, o que significa que seus valores internos podem ser alterados sem criar uma nova referência.
Exemplo:
const obj = { name: "Alice" };
obj.name = "Bob"; // Alteração do valor interno é permitida
No exemplo acima, a referencia do objeto na memória stack permanece a mesa, mas seu conteúdo interno pode ser modificado.
Tipos Mutáveis no JavaScript
- Objects ({})
- Arrays ([])
- Functions
Alocação de Memória: Stack e Heap
O motor do JavaScript utiliza duas áreas principais de memória para alocar variáveis: stack e heap.
1. Stack
A memória stack é usada para armazenar valores primitivos e referências a objetos no heap.
É uma estrutura de dados linear e limitada em tamanho, ideal para armazenamento temporário de variáveis locais e chamadas de funções.
Operações no stack são extremamente rápidas devido ao seu modo de funcionamento: LIFO (Last In, First Out).
Exemplo:
let a = 10; // Alocado diretamente no stack
let b = a; // Nova cópia do valor é criada no stack
Neste exemplo, a e b armazenam cópias independentes do valor 10.
2. Heap
A memória heap é usada para armazenar Objects, Arrays e Functions.
Ao contrário do stack, o heap é uma área de memória não estruturada e dinâmica, o que o torna ideal para armazenar dados mais complexos e de tamanho variável.
Os objetos armazenados no heap são acessados por referências que por sua vez são armazenadas no stack.
Exemplo:
const obj = { name: "Alice" }; // O objeto está no heap
Aqui, a variável obj está alocada na Heap e na stack contém uma referência do endereço de acesso ao local do objeto na heap.
Tabela de referência
Fiz uma tabelinha para facilitar o entendimento de qual é a mutabilidade e o local de alocação dos tipos de dados no JavaScript:
| Tipo | Mutabilidade | Local de Alocação |
|---|---|---|
| Number | Imutavel | Stack |
| String | Imutavel | Heap (Por ser de tamanho variável) |
| Boolean | Imutavel | Stack |
| null/undefined | Imutavel | Stack |
| Object | Mutável | Heap (Referência na stack) |
| Array | Mutável | Heap (Referência na stack) |
| Function | Mutável | Heap (Referência na stack) |
Desalocação de Memória e Garbage Collector
Uma das vantagens do JavaScript é que ele gerencia a memória automaticamente. A desalocação de memória é realizada por meio de um processo conhecido como Garbage Collection (Coleta de Lixo) que por sua vez, utiliza um algoritmo chmado Mark-and-Sweep para saber quando uma alocação de memoria pode ser liberada. Sendo bem simplista, o processo é mais ou menos assim:
1. Marcar:
O motor identifica todas as variáveis que ainda são acessíveis a partir das "raízes" (como o escopo global e a pilha de execução).
2. Varredura:
Objetos que não estão marcados como acessíveis são considerados "inacessíveis" e têm sua memória liberada.
Exemplo de Objeto Inacessível:
let obj = { name: "Alice" };
obj = null; // O objeto original se torna inacessível
O Garbage Collection detectará que o obj { name: "Alice" } não é mais acessível e liberará a memória associada a ele.
Problemas Comuns Relacionados à Memória
Apesar de ter todo o processo de gerenciamento de memória automatizado, ainda sim é possível encontrar problemas de memória no JavaScript.
- Referências circulares
let obj1 = {};
let obj2 = {};
obj1.ref = obj2;
obj2.ref = obj1;
Esse tipo de estrutura pode impedir o Garbage Collector de liberar memória.
- Listeners não removidos
window.addEventListener("resize", someFunction);
Listeners que não são removidos continuam ocupando memória.
Conclusão
Tentei simplificar ao máximo o assunto que é um pouco complexo, mas espero que vocês tenham conseguido ter pelo menos uma noção de como o JavaScript aloca e desaloca memória e terem percebido o quanto esse conhecimento é fundamental para podermos escrever códigos mais eficientes e evitar problemas de desempenho. Saber distinguir entre stack e heap, e entre valores primitivos e mutáveis, ajuda a prever como as variáveis são tratadas internamente.
Embora o Garbage Collector automatize a limpeza de memória, boas práticas, como evitar referências desnecessárias e liberar recursos explicitamente, são essenciais para evitar problemas como vazamentos de memória em aplicações reais.
Se você está desenvolvendo aplicações complexas ou críticas, explorar ferramentas como o Chrome DevTools para análise de memória pode ser uma grande vantagem.
Fontes: