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关于Javascript的内存泄漏问题的整理稿

写了好长时间javascript小功能模块,从来没有关注过内存泄漏问题。记得以前写C++程序的时候,内存泄漏是个严重的问题,我想是时候关注一下了。网上找了篇文章,Mark一下。原文地址:http://www.blogjava.net/tim-wu/archive/2006/05/29/48729.html 

常规循环引用内存泄漏和Closure内存泄漏 

要了解javascript的内存泄漏问题,首先要了解的就是javascript的GC原理。 

我记得原来在犀牛书《JavaScript: The Definitive Guide》中看到过,IE使用的GC算法是计数器,因此只碰到循环 引用就会造成memory leakage。后来一直觉得和观察到的现象很不一致,直到看到Eric的文章,才明白犀牛书的说法没有说得很明确,估计该书成文后IE升级过算法吧。 在IE 6中,对于javascript object内部,jscript使用的是mark-and-sweep算法,而对于javascript object与外部object(包括native object和vbscript object等等)的引用时,IE 6使用的才是计数器的算法。 

Eric Lippert在http://blogs.msdn.com/ericlippert/archive/2003/09/17/53038.aspx一文中提到IE 6中JScript的GC算法使用的是nongeneration mark-and-sweep。对于javascript对算法的实现缺陷,文章如是说: 
"The benefits of this approach are numerous, but the principle benefit is that circular references are not leaked unless the circular reference involves an object not owned by JScript. " 
也就是说,IE 6对于纯粹的Script Objects间的Circular References是可以正确处理的,可惜它处理不了的是JScript与Native Object(例如Dom、ActiveX Object)之间的Circular References。 
所以,当我们出现Native对象(例如Dom、ActiveX Object)与Javascript对象间的循环引用时,内存泄露的问题就出现了。当然,这个bug在IE 7中已经被修复了[http://www.quirksmode.org/blog/archives/2006/04/ie_7_and_javasc.html]。 

http://msdn.microsoft.com/library/default.asp?url=/library/en-us/IETechCol/dnwebgen/ie_leak_patterns.asp 中有个示意图和简单的例子体现了这个问题: 

Html代码  收藏代码
  1. html >   
  2.      head >   
  3.          script language = " JScript " >   
  4.   
  5.          var  myGlobalObject;  
  6.   
  7.          function  SetupLeak()  // 产生循环引用,因此会造成内存泄露   
  8.         {  
  9.              //  First set up the script scope to element reference   
  10.             myGlobalObject  =   
  11.                 document.getElementById( " LeakedDiv " );  
  12.   
  13.              //  Next set up the element to script scope reference   
  14.             document.getElementById( " LeakedDiv " ).expandoProperty  =   
  15.                 myGlobalObject;  
  16.         }  
  17.   
  18.   
  19.          function  BreakLeak()  // 解开循环引用,解决内存泄露问题   
  20.         {  
  21.             document.getElementById( " LeakedDiv " ).expandoProperty  =   
  22.                  null ;  
  23.         }  
  24.          </ script >   
  25.      </ head >   
  26.   
  27.      body onload = " SetupLeak() "  onunload = " BreakLeak() " >   
  28.          div id = " LeakedDiv " ></ div >   
  29.      </ body >   
  30. </ html >  


   上面这个例子,看似很简单就能够解决内存泄露的问题。可惜的是,当我们的代码中的结构复杂了以后,造成循环引用的原因开始变得多样,我们就没法那么容易观察到了,这时候,我们必须对代码进行仔细的检查。 
尤其是当碰到Closure,当我们往Native对象(例如Dom对象、ActiveX Object)上绑定事件响应代码时,一个不小心,我们就会制造出Closure Memory Leak。其关键原因,其实和前者是一样的,也是一个跨javascript object和native object的循环引用。只是代码更为隐蔽,这个隐蔽性,是由于javascript的语言特性造成的。但在使用类似内嵌函数的时候,内嵌的函数有拥有一 个reference指向外部函数的scope,包括外部函数的参数,因此也就很容易造成一个很隐蔽的循环引用,例如: 
DOM_Node.onevent ->function_object.[ [ scope ] ] ->scope_chain ->Activation_object.nodeRef ->DOM_Node。

[http://msdn.microsoft.com/library/default.asp?url=/library/en-us/IETechCol/dnwebgen/ie_leak_patterns.asp]有个例子极深刻地显示了该隐蔽性: 

Html代码  收藏代码
  1. html >   
  2.      head >   
  3.          script language = " JScript " >   
  4.   
  5.          function  AttachEvents(element)  
  6.         {  
  7.              //  This structure causes element to ref ClickEventHandler  //element有个引用指向函数ClickEventHandler()   
  8.             element.attachEvent( " onclick " , ClickEventHandler);  
  9.   
  10.              function  ClickEventHandler()  
  11.             {  
  12.                  //  This closure refs element  //该函数有个引用指向AttachEvents(element)调用Scope,也就是执行了参数element。   
  13.                   
  14.             }  
  15.         }  
  16.   
  17.          function  SetupLeak()  
  18.         {  
  19.              //  The leak happens all at once   
  20.             AttachEvents(document.getElementById( " LeakedDiv " ));  
  21.         }  
  22.   
  23.          </ script >   
  24.      </ head >   
  25.   
  26.      body onload = " SetupLeak() "  onunload = " BreakLeak() " >   
  27.          div id = " LeakedDiv " ></ div >   
  28.      </ body >   
  29. </ html >  


还有这个例子在IE 6中同样原因会引起泄露 


Html代码  收藏代码
  1. function  leakmaybe() {  
  2. var  elm  =  document.createElement( " DIV " );  
  3.   elm.onclick  =   function () {  
  4. return   2   +   2 ;  
  5.   }  
  6. }  
  7.   
  8. for  ( var  i  =   0 ; i   10000 ; i ++ ) {  
  9.   leakmaybe();  
  10. }  


btw: 
关于Closure的知识,大家可以看看http://jibbering.com/faq/faq_notes/closures.html这篇文章,习惯中文也可以看看zkjbeyond的blog,他对Closure这篇文章进行了简要的翻译:http://www.blogjava.net/zkjbeyond/archive/2006/05/19/47025.html。 之所以会有这一系列的问题,关键就在于javascript是种函数式脚本解析语言,因此javascript中“函数中的变量的作用域是定义作用域,而 不是动态作用域”,这点在犀牛书《JavaScript: The Definitive Guide》中的“Funtion”一章中有所讨论。 
http://support.microsoft.com/default.aspx?scid=KB;EN-US;830555中也对这个问题举了很详细的例子。 


一些 简单的解决方案 


目前大多数ajax前端的javascript framework都利用对事件的管理,解决了该问题。 

如果你需要自己解决这个问题,可以参考以下的一些方法: 

http://outofhanwell.com/ieleak/index.php?title=Main_Page:有个不错的检测工具 
http://youngpup.net/2005/0221010713 中提到:可以利用递归Dom树,解除event绑定,从而解除循环引用: 

Html代码  收藏代码
  1.                                   
  2. if (window.attachEvent) {  
  3.     var clearElementProps = [  
  4.         ‘data‘,  
  5.         ‘onmouseover‘,  
  6.         ‘onmouseout‘,  
  7.         ‘onmousedown‘,  
  8.         ‘onmouseup‘,  
  9.         ‘ondblclick‘,  
  10.         ‘onclick‘,  
  11.         ‘onselectstart‘,  
  12.         ‘oncontextmenu‘  
  13.     ];  
  14.   
  15.     window.attachEvent("onunload", function() {  
  16.         var el;  
  17.         for(var d = document.all.length;d--;){  
  18.             el = document.all[d];  
  19.             for(var c = clearElementProps.length;c--;){  
  20.                 el[clearElementProps[c]] = null;  
  21.             }  
  22.         }  
  23.     });  
  24. }                                                 


而http://novemberborn.net/javascript/event-cache一文中则通过增加EventCache,从而给出一个相对结构化的解决方案 

Html代码  收藏代码
  1. /*     EventCache Version 1.0  
  2.     Copyright 2005 Mark Wubben  
  3.   
  4.     Provides a way for automagically removing events from nodes and thus preventing memory leakage.  
  5.     See <http://novemberborn.net/javascript/event-cache> for more information.  
  6.       
  7.     This software is licensed under the CC-GNU LGPL <http://creativecommons.org/licenses/LGPL/2.1/>  
  8. */   
  9.   
  10. /*     Implement array.push for browsers which don‘t support it natively.  
  11.     Please remove this if it‘s already in other code  */   
  12. if (Array.prototype.push  ==   null ){  
  13.     Array.prototype.push  =   function (){  
  14.          for ( var  i  =   0 ; i  <  arguments.length; i ++ ){  
  15.              this [ this .length]  =  arguments[i];  
  16.         };  
  17.          return   this .length;  
  18.     };  
  19. };  
  20.   
  21. /*     Event Cache uses an anonymous function to create a hidden scope chain.  
  22.     This is to prevent scoping issues.  */   
  23. var  EventCache  =   function (){  
  24.      var  listEvents  =  [];  
  25.       
  26.      return  {  
  27.         listEvents : listEvents,  
  28.       
  29.         add :  function (node, sEventName, fHandler, bCapture){  
  30.             listEvents.push(arguments);  
  31.         },  
  32.       
  33.         flush :  function (){  
  34.              var  i, item;  
  35.              for (i  =  listEvents.length  -   1 ; i  >=   0 ; ii  =  i  -   1 ){  
  36.                 item  =  listEvents[i];  
  37.                   
  38.                  if (item[ 0 ].removeEventListener){  
  39.                     item[ 0 ].removeEventListener(item[ 1 ], item[ 2 ], item[ 3 ]);  
  40.                 };  
  41.                   
  42.                  /*  From this point on we need the event names to be prefixed with ‘on"  */   
  43.                  if (item[ 1 ].substring( 0 ,  2 )  !=   " on " ){  
  44.                     item[ 1 ]  =   " on "   +  item[ 1 ];  
  45.                 };  
  46.                   
  47.                  if (item[ 0 ].detachEvent){  
  48.                     item[ 0 ].detachEvent(item[ 1 ], item[ 2 ]);  
  49.                 };  
  50.                   
  51.                 item[ 0 ][item[ 1 ]]  =   null ;  
  52.             };  
  53.         }  
  54.     };  
  55. }();  


使用方法也很简单: 

Html代码  收藏代码
  1.                                                   
  2. <script type="text/javascript">  
  3. function addEvent(oEventTarget, sEventType, fDest){  
  4.         if(oEventTarget.attachEvent){  
  5.         oEventTarget.attachEvent("on" + sEventType, fDest);  
  6.     } elseif(oEventTarget.addEventListener){  
  7.         oEventTarget.addEventListener(sEventType, fDest, true);   
  8.     } elseif(typeof oEventTarget[sEventType] == "function"){  
  9.                 var fOld = oEventTarget[sEventType];  
  10.         oEventTarget[sEventType] = function(e){ fOld(e); fDest(e); };  
  11.     } else {  
  12.         oEventTarget[sEventType] = fDest;  
  13.     };  
  14.   
  15.     /* Implementing EventCache for all event systems */  
  16.     EventCache.add(oEventTarget, sEventType, fDest, true);  
  17. };  
  18.   
  19.   
  20. function createLeak(){  
  21.          var body = document.body;  
  22.   
  23.     function someHandler(){  
  24.                return body;  
  25.     };  
  26.   
  27.     addEvent(body, "click", someHandler);  
  28. };  
  29.   
  30. window.onload = function(){  
  31.        var i = 500;  
  32.        while(i > 0){  
  33.         createLeak();  
  34.         ii = i - 1;  
  35.     }  
  36. };  
  37.   
  38. window.onunload = EventCache.flush;  
  39. </script>                                                   


http://talideon.com/weblog/2005/03/js-memory-leaks.cfm 一文中的方法类似: 

Html代码  收藏代码
  1. /*   
  2.  * EventManager.js  
  3.  * by Keith Gaughan  
  4.  *  
  5.  * This allows event handlers to be registered unobtrusively, and cleans  
  6.  * them up on unload to prevent memory leaks.  
  7.  *  
  8.  * Copyright (c) Keith Gaughan, 2005.  
  9.  *  
  10.  * All rights reserved. This program and the accompanying materials  
  11.  * are made available under the terms of the Common Public License v1.0  
  12.  * (CPL) which accompanies this distribution, and is available at  
  13.  * http://www.opensource.org/licenses/cpl.php  
  14.  *  
  15.  * This software is covered by a modified version of the Common Public License  
  16.  * (CPL), where Keith Gaughan is the Agreement Steward, and the licensing  
  17.  * agreement is covered by the laws of the Republic of Ireland.  
  18.   */   
  19.   
  20. //  For implementations that don‘t include the push() methods for arrays.   
  21. if  ( ! Array.prototype.push) {  
  22.     Array.prototype.push  =   function (elem) {  
  23.          this [ this .length]  =  elem;  
  24.     }  
  25. }  
  26.   
  27. var  EventManager  =  {  
  28.     _registry:  null ,  
  29.   
  30.     Initialise:  function () {  
  31.          if  ( this ._registry  ==   null ) {  
  32.              this ._registry  =  [];  
  33.   
  34.              //  Register the cleanup handler on page unload.   
  35.             EventManager.Add(window,  " unload " ,  this .CleanUp);  
  36.         }  
  37.     },  
  38.   
  39.      /* *  
  40.      * Registers an event and handler with the manager.  
  41.      *  
  42.      * @param  obj         Object handler will be attached to.  
  43.      * @param  type        Name of event handler responds to.  
  44.      * @param  fn          Handler function.  
  45.      * @param  useCapture  Use event capture. False by default.  
  46.      *                     If you don‘t understand this, ignore it.  
  47.      *  
  48.      * @return True if handler registered, else false.  
  49.       */   
  50.     Add:  function (obj, type, fn, useCapture) {  
  51.          this .Initialise();  
  52.   
  53.          //  If a string was passed in, it‘s an id.   
  54.          if  ( typeof  obj  ==   " string " ) {  
  55.             obj  =  document.getElementById(obj);  
  56.         }  
  57.          if  (obj  ==   null   ||  fn  ==   null ) {  
  58.              return   false ;  
  59.         }  
  60.   
  61.          //  Mozilla/W3C listeners?   
  62.          if  (obj.addEventListener) {  
  63.             obj.addEventListener(type, fn, useCapture);  
  64.              this ._registry.push({obj: obj, type: type, fn: fn, useCapture: useCapture});  
  65.              return   true ;  
  66.         }  
  67.   
  68.          //  IE-style listeners?   
  69.          if  (obj.attachEvent  &&  obj.attachEvent( " on "   +  type, fn)) {  
  70.              this ._registry.push({obj: obj, type: type, fn: fn, useCapture:  false });  
  71.              return   true ;  
  72.         }  
  73.   
  74.          return   false ;  
  75.     },  
  76.   
  77.      /* *  
  78.      * Cleans up all the registered event handlers.  
  79.       */   
  80.     CleanUp:  function () {  
  81.          for  ( var  i  =   0 ; i  <  EventManager._registry.length; i ++ ) {  
  82.              with  (EventManager._registry[i]) {  
  83.                  //  Mozilla/W3C listeners?   
  84.                  if  (obj.removeEventListener) {  
  85.                     obj.removeEventListener(type, fn, useCapture);  
  86.                 }  
  87.                  //  IE-style listeners?   
  88.                  else   if  (obj.detachEvent) {  
  89.                     obj.detachEvent( " on "   +  type, fn);  
  90.                 }  
  91.             }  
  92.         }  
  93.   
  94.          //  Kill off the registry itself to get rid of the last remaining   
  95.          //  references.   
  96.         EventManager._registry  =   null ;  
  97.     }  
  98. };  


使用起来也很简单 


Html代码  收藏代码
  1. <html>  
  2. <head>  
  3. <script type=text/javascript src=http://www.mamicode.com/EventManager.js></script>  
  4. <script type=text/javascript>  
  5.     function onLoad() {  
  6.   
  7.     EventManager.Add(document.getElementById(testCase),click,hit );  
  8. returntrue;  
  9.     }  
  10.   
  11.     function hit(evt) {  
  12.         alert(click);  
  13.     }  
  14. </script>  
  15. </head>  
  16.   
  17. <body onload=‘javascript: onLoad();‘>  
  18.   
  19. <div id=‘testCase‘ style=‘width:100%; height: 100%; yellow;‘>  
  20.   <h1>Click me!</h1>  
  21. </div>  
  22.   
  23. </body>  
  24. </html>  



google map api同样提供了一个类似的函数用在页面的unload事件中,解决Closure带来的内存泄露问题。 
当然,如果你不嫌麻烦,你也可以为每个和native object有关的就阿vascript object编写一个destoryMemory函数,用来手动调用,从而手动解除Dom对象的事件绑定。 

还有一种就是不要那么OO,抛弃Dom的一些特性,用innerHTML代替appendChild,避开循环引用。详细见http://birdshome.cnblogs.com/archive/2005/02/16/104967.html中的讨论贴。 

Cross-Page Leaks 

    Cross-Page Leaks和下一节提到的Pseudo-Leaks在我看来,就是IE的bug, 虽然MS死皮赖脸不承认:) 

     大家可以看看这段例子代码: 

Html代码  收藏代码
  1. html >   
  2.      head >   
  3.          script language = " JScript " >   
  4.   
  5.          function  LeakMemory()  // 这个函数会引发Cross-Page Leaks   
  6.         {  
  7.              var  hostElement  =  document.getElementById( " hostElement " );  
  8.   
  9.              //  Do it a lot, look at Task Manager for memory response   
  10.   
  11.              for (i  =   0 ; i  <   5000 ; i ++ )  
  12.             {  
  13.                  var  parentDiv  =   
  14.                     document.createElement( " <div onClick=‘foo()‘> " );  
  15.                  var  childDiv  =   
  16.                     document.createElement( " <div onClick=‘foo()‘> " );  
  17.   
  18.                  //  This will leak a temporary object   
  19.                 parentDiv.appendChild(childDiv);  
  20.                 hostElement.appendChild(parentDiv);  
  21.                 hostElement.removeChild(parentDiv);  
  22.                 parentDiv.removeChild(childDiv);  
  23.                 parentDiv  =   null ;  
  24.                 childDiv  =   null ;  
  25.             }  
  26.             hostElement  =   null ;  
  27.         }  
  28.   
  29.   
  30.          function  CleanMemory()  // 而这个函数不会引发Cross-Page Leaks   
  31.         {  
  32.              var  hostElement  =  document.getElementById( " hostElement " );  
  33.   
  34.              //  Do it a lot, look at Task Manager for memory response   
  35.   
  36.              for (i  =   0 ; i  <   5000 ; i ++ )  
  37.             {  
  38.                  var  parentDiv  =   document.createElement( " <div onClick=‘foo()‘> " );  
  39.                  var  childDiv  =   document.createElement( " <div onClick=‘foo()‘> " );  
  40.   
  41.                  //  Changing the order is important, this won‘t leak   
  42.                 hostElement.appendChild(parentDiv);  
  43.                 parentDiv.appendChild(childDiv);  
  44.                 hostElement.removeChild(parentDiv);  
  45.                 parentDiv.removeChild(childDiv);  
  46.                 parentDiv  =   null ;  
  47.                 childDiv  =   null ;  
  48.             }  
  49.             hostElement  =   null ;  
  50.         }  
  51.          </ script >   
  52.      </ head >   
  53.   
  54.      body >   
  55.          button onclick = " LeakMemory() " > Memory Leaking Insert </ button >   
  56.          button onclick = " CleanMemory() " > Clean Insert </ button >   
  57.          div id = " hostElement " ></ div >   
  58.      </ body >   
  59. </ html >  


LeakMemory和CleanMemory这两段函数的唯一区别就在于他们的代码的循序,从代码上看,两段代码的逻辑都没有错。 

但LeakMemory却会造成泄露。原因是LeakMemory()会先建立起parentDiv和childDiv之间的连接,这时候,为了让 childDiv能够获知parentDiv的信息,因此IE需要先建立一个临时的scope对象。而后parentDiv建立了和 hostElement对象的联系,parentDiv和childDiv直接使用页面document的scope。可惜的是,IE不会释放刚才那个临 时的scope对象的内存空间,直到我们跳转页面,这块空间才能被释放。而CleanMemory函数不同,他先把parentDiv和 hostElement建立联系,而后再把childDiv和parentDiv建立联系,这个过程不需要单独建立临时的scope,只要直接使用页面 document的scope就可以了, 所以也就不会造成内存泄露了 

详细原因,大家可以看看http://msdn.microsoft.com/library/default.asp?url=/library/en-us/IETechCol/dnwebgen/ie_leak_patterns.asp这篇文章。 

btw: 
IE 6中垃圾回收算法,就是从那些直接"in scope"的对象开始进行mark清除的: 
Every variable which is "in scope" is called a "scavenger". A scavenger may refer to a number, an object, a string, whatever. We maintain a list of scavengers – variables are moved on to the scav list when they come into scope and off the scav list when they go out of scope. 

Pseudo-Leaks 

这个被称为“秀逗泄露”真是恰当啊:) 
看看这个例子: 

Html代码  收藏代码
  1. html >   
  2.      head >   
  3.          script language = " JScript " >   
  4.   
  5.          function  LeakMemory()  
  6.         {  
  7.              //  Do it a lot, look at Task Manager for memory response   
  8.   
  9.              for (i  =   0 ; i  <   5000 ; i ++ )  
  10.             {  
  11.                 hostElement.text  =   " function foo() { } " ;//看内存会不断增加  
  12.             }  
  13.         }  
  14.          </ script >   
  15.      </ head >   
  16.   
  17.      body >   
  18.          button onclick = " LeakMemory() " > Memory Leaking Insert </ button >   
  19.          script id = " hostElement " > function  foo() { } </ script >   
  20.      </ body >   
  21. </ html >  


MS是这么解释的,这不是内存泄漏。如果您创建了许多无法获得也无法释放的对象,那才是内存泄漏。在这里,您将创建许多元素,Internet Explorer 需要保存它们以正确呈现页面。Internet Explorer 并不知道您以后不会运行操纵您刚刚创建的所有这些对象的脚本。当页面消失时(当您浏览完,离开浏览器时)会释放内存。它不会泄漏。当销毁页面时,会中断循 环引用。 

唉~~~ 

详细原因,大家可以看看http://msdn.microsoft.com/library/default.asp?url=/library/en-us/IETechCol/dnwebgen/ie_leak_patterns.asp这篇文章。 

其它一些琐碎的注意点 

变量定义一定要用var,否则隐式声明出来的变量都是全局变量,不是局部变量; 
全局变量没用时记得要置null; 
注意正确使用delete,删除没用的一些函数属性; 
注意正确使用try...cache,确保去处无效引用的代码能被正确执行; 
open出来的窗口即使close了,它的window对象还是存在的,要记得删除引用; 
frame和iframe的情况和窗口的情况类似。 

参考资料 

http://jibbering.com/faq/faq_notes/closures.html 
http://javascript.weblogsinc.com/2005/03/07/javascript-memory-leaks/ 
http://msdn.microsoft.com/library/default.asp?url=/library/en-us/IETechCol/dnwebgen/ie_leak_patterns.asp 
http://72.14.203.104/search?q=cache:V9Bt4_HBzQ8J:jgwebber.blogspot.com/2005/01/dhtml-leaks-like-sieve.html+DHTML+Leaks+Like+a+Sieve+&hl=zh-CN&ct=clnk&cd=9 (这是DHTML Leaks Like a Sieve)一文在google上的cache,原文已经连不上了) 
http://spaces.msn.com/siteexperts/Blog/cns!1pNcL8JwTfkkjv4gg6LkVCpw!338.entry 
http://support.microsoft.com/default.aspx?scid=KB;EN-US;830555 
http://www.ajaxtopics.com/leakpatterns.html 
http://blogs.msdn.com/ericlippert/archive/2003/09/17/53028.aspx 
http://www.quirksmode.org/blog/archives/2005/02/javascript_memo.html 
http://youngpup.net/2005/0221010713 
http://blogs.msdn.com/ericlippert/archive/2003/09/17/53038.aspx = 
http://support.microsoft.com/kb/266071/EN-US ==>IE 5.0至5.5一些版本中的GC bug 
http://www.quirksmode.org/blog/archives/2006/04/ie_7_and_javasc.html ==>ie 7的改进 
http://erik.eae.net/archives/2006/04/26/23.23.02/ ==>ie 7的改进 
http://www.feedbackarchive.com/spamvampire/today.html ==> Try this script for memory leaks - it leaked 50 megabytes in 15 minutes with firefox on linux: 
http://birdshome.cnblogs.com/archive/2005/02/15/104599.html 
http://www.quirksmode.org/dom/innerhtml.html 
http://www.crockford.com/javascript/memory/leak.html 
《JavaScript: The Definitive Guide》4th Edition 
http://outofhanwell.com/ieleak/index.php?title=Main_Page