V8的垃圾回收机制

垃圾回收整体上分为两大类：

• 手动垃圾回收，比如C语言
• 自动垃圾回收，比如JavaScript

本文关注的是JavaScript的垃圾回收机制，即V8的垃圾回收机制。

从堆和栈说起

我们知道，在JS中，基本数据类型存储在栈中，而引用数据类型是存储在堆中的。因此，垃圾回收机制也分为栈中的垃圾回收和堆中的垃圾回收。

栈中的垃圾回收是比较容易理解的。当一个函数执行结束后，JS引擎会销毁该函数保存在栈中的执行上下文，基本类型的变量也就跟着一起销毁了。

重点说说堆中的垃圾回收机制。

堆中的垃圾回收方式

当函数执行完毕后，栈空间处理完成了，堆空间的数据虽然没有被引用，但是还是存储在堆空间中，此时就需要垃圾回收器将堆空间中的垃圾数据进行回收。

为了使垃圾回收达到更好的效果，根据对象的生命周期不一样，使用不同的垃圾回收的算法。

在 V8 中会把堆分为新生代和老生代两个区域，新生代中存放的是生存时间短的对象，老生代中存放的生存时间久的对象。

新生代通常只支持 1～8M 的容量，而老生代支持的容量就大很多了。对于这两块区域，V8 分别使用两个不同的垃圾回收器，以便更高效地实施垃圾回收。

• 主垃圾回收区——负责老生代的垃圾回收；
• 副垃圾回收器——负责新生代的垃圾回收。

垃圾回收器的工作流程

1. 标记。标记空间中的活动对象和非活动对象。活动对象就是还在使用的对象，非活动对象就是可以进行垃圾回收的对象。
2. 回收。回收非活动对象占据的内存。也就是在所有的标记完成之后，统一清理内存中所有被标记为可回收的对象。
3. 内存整理。一般来说，频繁回收对象后，内存中就会存在大量不连续空间，即内存碎片。当内存中出现了大量的内存碎片之后，如果需要分配较大连续内存的时候，就有可能出现内存不足的情况。所以最后一步需要整理这些内存碎片，但这步其实是可选的，因为有的垃圾回收器不会产生内存碎片，比如接下来我们要介绍的副垃圾回收器。

新生代垃圾回收（副垃圾回收器）

新生代的特点：

• 通常把小的对象分配到新生代
• 新生代的垃圾回收比较频繁
• 通常存储容量在1~8M

新生代中垃圾回收算法：

• Scavenge算法

  该算法将新生代分为两部分，一部分叫做from（对象区域），另一部分叫做to（空闲区域）。

  1. 新加入的对象首先存放在from区域；
  2. from区域写满的时候，对from区域开始进行垃圾回收。首先对from区域的垃圾进行标记；
  3. 副垃圾回收器将存活的对象复制到to区域中，并且有序地排列起来，复制后的to区域就没有内存碎片了；
  4. 清空from区域；
  5. 角色反转：from区域和to区域进行角色反转，也就是原来的from区域变为to区域，原来的to区域变成from区域。

  上述过程就完成了垃圾对象的回收操作，同时，这种角色翻转的操作还能让新生代中的这两块区域无限重复使用下去。

  下面是Scavenge算法的示意图，红色代表标记为垃圾：

  

Scavenge算法采用复制机制，如果存储容量过大，就会导致每次清理的时间过长，效率低；

因为新生代存储容量小，很容易写满，所以经过两次垃圾回收之后依然活动的对象，就会被移动到老生代中，这个策略被称为对象晋升策略。

老生代垃圾回收（主垃圾收集器）

老生代的特点：

• 对象占用空间大
• 对象存活时间长

老生代垃圾回收的过程：

1. 标记-清除

2. 标记-整理

标记-清除算法：

• 标记：标记阶段就是从一组根元素开始，递归遍历这组根元素，在这个遍历过程中，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垃圾数据。
• 清除：将垃圾数据进行清除。

对一块内存多次执行标记 - 清除算法后，会产生大量不连续的内存碎片。而碎片过多会导致大对象无法分配到足够的连续内存。此时需要对内存碎片进行整理。

标记-整理算法：

• 标记：和标记 - 清除的标记过程一样，从一组根元素开始，递归遍历这组根元素，在这个遍历过程中，能到达的元素标记为活动对象；
• 整理：让所有存活的对象都向内存的一端移动；
• 清除：清理掉边界以外的内存

全停顿

V8 是使用副垃圾回收器和主垃圾回收器处理垃圾回收的，不过由于 JavaScript 是运行在主线程之上的，一旦执行垃圾回收算法，都需要将正在执行的 JavaScript 脚本暂停下来，待垃圾回收完毕后再恢复脚本执行。我们把这种行为叫做全停顿（Stop-The-World）。

为了降低老生代的垃圾回收而造成的卡顿，V8 将标记过程分为一个个的子标记过程，同时让垃圾回收标记和 JavaScript 应用逻辑交替进行，直到标记阶段完成，我们把这个算法称为增量标记（Incremental Marking）算法