V8垃圾回收机制

垃圾回收机制

目标：清除不再使用的对象，使腾退出所占用的内存

在浏览器的发展历史上有两种解决策略：

  • 标记清除
  • 引用计数

标记清除

标记清除分为：标记阶段和清除阶段。

首先它会遍历堆内存上所有的对象，分别给它们打上标记，然后在代码执行过程结束之后，对所使用过的变量取消标记。在清除阶段再把具有标记的内存对象进行整体清除，从而释放内存空间。

使用标记清除策略的最重要的优点在于简单，无非是标记和不标记的差异。通过标记清除之后，剩余的对象内存位置是不变的，也会导致空闲内存空间是不连续的，这就造成出现内存碎片的问题。内存碎片多了后，如果要存储一个新的需要占据较大内存空间的对象，就会造成影响。对于通过标记清除产生的内存碎片，还是需要通过标记整理策略进行解决。

简而言之：

  • 优点：简单
  • 缺点：内存碎片化、分配速度慢

标记整理

经过标记清除策略整理后，老生代内存中因此产生了许多内存碎片，如果不进行清理内存碎片，就会对存储造成影响。

标记整理（Mark-Compact）算法 就可以有效地解决标记清除的两个缺点。它的标记阶段和标记清除算法没有什么不同，只是标记结束后，标记整理算法会将活着的对象（即不需要清理的对象）向内存的一端移动，最后清理掉边界的内存。

引用计数

引用计数是一种不常见的垃圾回收策略，其思路就是对每个值都记录其的引用次数。具体的：

  • 当变量进行声明并赋值后，值的引用数为1。
  • 当同一个值被赋值给另一个变量时，引用数+1
  • 当保存该值引用的变量被其它值覆盖时，引用数-1
  • 当该值的引用数为0时，表示无法再访问该值了，此时就可以放心地将其清除并回收内存。

这种回收策略看起来很方便，但是当其进行循环引用时就会出现问题，会造成大量的内存不会被释放。当函数结束后，两个对象都不在作用域中，A 和 B 都会被当作非活动对象来清除掉，相比之下，引用计数则不会释放，也就会造成大量无用内存占用，这也是后来放弃引用计数，使用标记清除的原因之一。

V8对于垃圾回收机制的优化

分代式垃圾回收

V8 的垃圾回收策略主要基于分代式垃圾回收机制，V8 中将堆内存分为新生代和老生代两区域，采用不同的垃圾回收器也就是不同的策略管理垃圾回收。

新生代的对象为存活时间较短的对象，简单来说就是新产生的对象，通常只支持 1～8M 的容量，而老生代的对象为存活事件较长或常驻内存的对象，简单来说就是经历过新生代垃圾回收后还存活下来的对象，容量通常比较大。

V8 整个堆内存的大小就等于新生代加上老生代的内存，对于新老两块内存区域的垃圾回收，V8 采用了两个垃圾回收器来管控。

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新生代内存回收的原理是：

  • 新加入的对象都会存放在使用区，当使用区快写满时就进行一次垃圾清理操作。
  • 在开始进行垃圾回收时，新生代回收器会对使用区内的对象进行标记
  • 标记完成后，需要对使用区内的活动对象拷贝到空闲区进行排序
  • 而后进入垃圾清理阶段，将非活动对象占用的内存空间进行清理
  • 最后对使用区和空闲区进行交换，使用区->空闲区，空闲区->使用区

老生代内存回收的原理是：使用Mark-Sweep（标记清除）和Mark-Compact（标记整理）的策略

首先是标记阶段，从一组根元素开始，递归遍历这组根元素，遍历过程中能到达的元素称为活动对象，没有到达的元素就可以判断为非活动对象。清除阶段老生代垃圾回收器会直接将非活动对象，也就是数据清理掉。

同样的标记清除策略会产生内存碎片，因此还需要进行标记整理策略进行优化。

另外，因为JS是单线程语言，所以在执行垃圾回收机制的时候，JS执行会被暂停，称为全停顿。而V8机制对这种情况做了一定的优化，垃圾回收机制支持多线程并行回收，提高了垃圾回收的效率。但是仍然会阻塞JS的执行，所以就诞生了增量标记。增量标记可以使得垃圾回收可以分段执行，最大化保证了JS的执行。V8机制还支持了并发回收。JS在主线程执行，垃圾回收在辅助线程执行