js垃圾回收机制

一、基本概念

1.内存管理

• 内存: 由可读写单元组成, 表示一片可操作空间
• 管理: 人为的去操作一片空间的申请, 使用和释放
• 内存管理: 开发者主动申请空间, 使用空间, 释放空间
• 管理流程: 申请-使用-释放

2.垃圾回收

• JavaScript中内存管理是自动的
• 对象不再被引用时是垃圾
• 对象不能从根上访问到时是垃圾

3.可达对象

• 可以访问到的对象就是可达对象 (引用, 作用域链)
• 可达的标准就是从根出发是否能够被找到
• JavaScript 中的根就可以理解为是全局变量对象

4.GC定义与作用

• GC就是垃圾回收机制的简写
• GC可以找到内存中的垃圾, 并释放和回收空间
• GC里的垃圾是什么:
• 程序中不再需要使用的对象
• 程序中不能再访问到的对象
• GC算法是什么
• GC是一种机制, 垃圾回收器完成具体的工作
• 工作的内容就是查找垃圾释放空间, 回收空间
• 算法就是工作时查找和回收所遵循的规则
• 常见 GC 算法
• 引用计数
• 标记清除
• 标记整理
• 分代回收

5.引用计数算法

• 核心思想: 设置引用数, 判断当前引用数是否为0
• 计数器
• 引用关系改变时修改引用数字
• 引用数字为0时立即回收
• 优点
• 发现垃圾时立即回收
• 最大限度减少程序暂停 (防止内存暂满)
• 缺点
• 无法回收循环引用的对象
• 时间/资源开销大 (需要维护数值的变化,时刻监控当前对象的数值是否需要修改, 本来对象引用数值的修改就需要时间, 如果有更多的对象需要修改, 时间开销就更大)

6.标记清除算法实现原理

• 核心思想: 分标记和清除两个阶段完成
• 遍历所有对象找标记活动对象
• 遍历所有对象清除没有标记对象
• 回收相应的空间
• 优点:
• 可以解决对象循环引用的问题 (函数调用之后, 内部成员在全局不可访问,所以未做标记)
• 缺点
• 空间碎片化: 回收的垃圾对象在地址上是不连续的, 回收之后分散在各个角落, 后续想要使用的时候, 新的空间匹配就能用, 多了或者少了就不太适合使用了
• 不会立即回收垃圾对象
• 清除时程序是停止工作的

 

7.标记整理算法实现原理

• 标记整理可以看做是标记清除的增强
• 标记阶段的操作和标记清除一致
• 清除阶段会先执行整理, 移动对象位置, 让他们在地址上产生连续
• 优点
• 减少碎片化空间
• 缺点
• 不会立即回收垃圾对象

 

8.V8

• V8是一款主流的JavaScript执行引擎
• V8采用即时编译
• V8内存设限(32位不超过800m, 64位不超过1.5g)

V8垃圾回收策略

• 采用分代回收的思想
• 内存分为新生代, 老生代
• 针对不同对象采用不同算法
• V8中常用的GC算法
• 分代回收
• 空间复制
• 标记清除
• 标记整理
• 标记增量
• V8如何回收新生代对象
• V8内存空间一分为二
• 小空间用于存储新生代对象 (32M|16M)
• 新生代指的是存活时间较短的对象
• 新生代对象实现回收
• 回收过程采用复制算法 + 标记整理
• 新生代内存区分为两个等大小的空间
• 使用空间为 From, 空闲空间为 To
• 活动对象存储于 From 空间
• 标记整理后将活动对象拷贝至 To
• From释放之后 与 To 交换空间完成释放
• 回收细节说明
• 拷贝过程中可能出现晋升
• 晋升就是将新生代对象移动至老生代进行存储
• 一轮GC之后还存活的新生代需要晋升
• 拷贝过程中发现 To 空间的使用率超过 25%
• V8如何回收老生代对象
• 老年对象存放在右侧老生代区域
• 64位操作系统1.4G, 32位操作系统700M
• 老年带对象就是指存活时间较长的对象(全局, 闭包...)
• 老年代对象回收实现
• 主要采用标记清除, 标记整理, 增量标记算法 （mark-compact）
• 首先使用标记清除完成垃圾空间的回收
• 采用标记整理进行空间优化
• 当新生代区域往老生代晋升, 老生代空间不足以存放需要移过来的对象
• 采用增量标记进行效率提升
• 细节对比
• 新生代区域垃圾回收使用空间换时间(复制算法)
• 每时每刻都会有一个空闲空间, 但是由于本来空间就很小, 这一部分空闲空间的浪费相对于时间上的提升来说是微不足道的
• 老生代区域垃圾回收不适合复制算法
• 标记增量如何优化垃圾回收
• 将一整段垃圾回收操作拆分成多个小步组合着去完成当前整个回收, 从而去替代之前一口气做完的垃圾回收操作, 实现垃圾回收与程序执行交替完成, 时间消耗更加合理
• 比如说, 程序执行一轮之后, 执行GC遍历对象, 对直接可达对象进行标记. 然后继续执行代码, 然后继续对间接可达对象进项标记, 如此循环, 直到触发GC回收机制之后完成清除, 如此反复循环 (整个V8最大的垃圾回收达到1.5G采用非增量标记形式进行垃圾回收时间也不超过1s)