JavaScrip中的内存管理

最新推荐文章于 2025-05-03 08:15:00 发布

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本文详细介绍了JavaScript的内存周期，包括内存分配、垃圾回收机制，如引用计数和标记-清除。重点讲解了V8引擎采用的分代式垃圾回收策略，新生代和老生代的处理方式，以及并行、增量和并发清除等优化技术。同时，讨论了内存泄漏和内存溢出的区别，并列举了常见的内存泄漏场景及优化方法。

JavaScript 内嵌了垃圾回收器

1. 内存周期

分配你所需要的内存
使用分配到的内存（读、写）
不需要时将其释放、归还

2. 内存分配

在 JavaScript 中，内存一般分为栈内存和堆内存。基本类型储存在栈内存，栈内存由操作系统管理；引用类型储存在堆内存，堆内存由引擎管理。

3. 内存的回收和释放

常说的内存管理是在堆内存上的。内存的回收，也就是垃圾回收机制是有算法（策略）的。最常见的有两种，一种是引用计数，还有一个是标记-清除。

3.1 引用计数

最早期的垃圾回收策略是引用计数。

思路：对每个值都记录它的引用次数。声明变量并引用时，这个值得引用数就会加1，类似地，如果对值引用的变量被其他值覆盖了，那么引用数就减1。垃圾回收程序下次运行就会释放引用数为0的内存。

引用计数有一个严重的问题：循环引用，就是对象Ａ有一个指针指向对象Ｂ，而对象Ｂ也引用了对象Ａ。它们永远不会被回收。这就会造成内存泄漏

早期的 IE 浏览器使用的就是引用计数

优点：

立即回收。当一个内存的引用为0的时候，这部分的内存会被立即回收。
减少程序的暂停。当前执行平台的内存肯定是有上限的，所以内存肯定有占满的时候。由于引用计数算法是时刻监控着内存引用值为0的对象，保证了当前内存是不会有占满的时候。

缺点：

循环引用对象无法被回收。按照引用计数的回收标准，函数内部的循环引用的对象是没法被回收的，因为他们的引用数永远不会是0。
计数比较耗时。需要频繁的去查看哪些对象引用数为0了，当维护的对象数大的时候，查找的过程就比较耗时了。引用计数的GC会占用主线程，会阻塞其他任务的运行。

3.2 标记-清除

这个策略分为标记和清除两个阶段。标记阶段即为所有活动对象做上标记，清除阶段则把没有标记（也就是非活动对象）销毁。

可达性：就是可以到达，因为堆内存中往往都存在根对象（不是传统意义上的对象）。我们标记也是从根对象上去开始递归遍历的。当一个访问一个对象的路径内切断了，他就是不可达的。那么就需要被清理。

所以，当函数执行完毕的时候，当前函数就和全局断开了连接。这就是我们一般是没法访问函数内部定义的变量的原因（特殊的闭包除外）。这时候这些变量就会因为没法到达而无法标记，所以就会在下次的 GC 的时候被回收。

标记清除和引用计数的最大区别就是，回收的标准的不同。零引用的内存一定不可到达，但是非零引用的内存不一定可达到。

标记清除算法大致流程：

垃圾收集器给内存中的所有变量都加上一个标记，假设内存中所有对象都是垃圾，全标记为0
然后从各个根对象开始遍历，把不是垃圾的节点改成1
清理所有标记为0的垃圾，销毁并回收它们所占用的内存空间
最后，把所有内存中对象标记修改为0，等待下一轮垃圾回收

优点：

实现简单。打标记也无非打与不打两种情况，这使得一位二进制位（0和1）就可以为其标记。

缺点：

内存碎片化。在回收内存后，原来对象占用的位置被空下来，这就造成了内存的不完整性。
分配速度慢。将这些碎片化的内存重新分配是需要时间的，一般采用以下方案：
- First-fit，就是找到大于或者等于需要分配内存大小的内存后，就立刻返回。（常用）
- Best-fit，查找整个内存，直到找到符合待分配大小的最小的内存块。
- Worst-fit，查找整个内存，找到最大的内存块，先切除需要分配大小的内存部分，然后返回剩下的。

标记整理：用来解决回收内存后，内存的不完整性问题。原理其实就是在标记结束后多干一件事情，将活着的对象向内存的一端移动，最后清理掉边界的内存。
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4. V8 引擎的垃圾回收机制

V8 是一个由 Google 开源的高性能 JavaScript引擎，其源代码使用 C++ 编写。V8 被用于 Google 的开源浏览器 Chrome 中，同时也被用于 Node.js，以及其他一些软件中。

V8 的垃圾回收也是基于标记清除算法

4.1 分代式垃圾回收

将堆内存分为新生代和老生代两个区域，然后两个区域采用不同的垃圾回收策略。

新生代：生命周期短，占用内存小

老生代：生命周期长或者占用大小比较大。
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新生代

新生代的对象一般是存活时间比较短且比较小的对象。这部分通常只有很小的内存分配，一般是 1~8M 的容量。

Cheney算法将新生代中的内存一分为二，一个是出于使用状态的区域，我们称之为 使用区，一个是出于闲置状态的称之为空闲区。

流程：首先先进入标记流程，新生代垃圾回收器找出使用区内的活动的对象进行标记，接着就是将被标记的对象复制到空闲区并排序。随后，进入垃圾清洁阶段，将使用区中的未被标记的空间清理掉，最后将两个区域角色互换一下。

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晋升规则：

在一个变量的移动阶段，如果这个变量所占用的空间的大小超过了空闲区的25%，那么这个变量会直接晋升为老生代。
当一个变量已经进过了多次交换后还存活，那么这个变量也会晋升为老生代。

老生代

主要使用了标记-清除算法。在此基础上，使用了许多优化技术。

全量清除：JavaScript 是一门单线程的语言，他运行在主线程上，垃圾回收的时候势必会 阻塞 JavaScript 脚本的执行，等垃圾回收完毕后再恢复脚本的执行，我们把这种行为叫做全停顿，这种清除方式叫做全量清除（Stop-the-world sweeping）

它利用最新的和最好的垃圾回收技术来降低主线程挂起的时间，比如：并行（parallel）清除，增量（incremental）清除和并发（concurrent）清除。

并行清除

并行垃圾回收是主线程和协助线程同时执行同样的工作，但是这仍然是一种全量清除的垃圾回收方式。很重要的特征就是虽然是多个线程通知回收，但是保证不会操作同一个对象。减少了停顿的时间。

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增量清除

增量清除其实是在主线程上交替进行脚本执行和垃圾回收，和之前不同的地方其实就是，Oilpan 将大块的垃圾回收拆分成很多小的垃圾回收任务。

这种标记法并没有减少总的垃圾回收时间，甚至于会增加一点。但是这个避免了垃圾回收影响用户的操作等。

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并发清除

随着应用程序及其生成的对象图越来越大，增量清除开始影响应用程序的性能。为了改善增量清除，我们开始利用并发清除来同时回收内存

并发清除是主线程和垃圾回收线程同时运行。主线程执行 JavaScript ，垃圾回收线程专注于垃圾回收。

Oilpan 强制终结器（finalizers）在主线程上运行，以帮助开发人员并排除应用程序代码内部的数据争用。为了解决此问题，Oilpan 将对象终结处理推迟到主线程。更具体地讲，每当并发清除程序遇到具有终结器（析构函数）的对象时，它将其推入终结队列（finalization queue），该队列将在单独的终结阶段中进行处理，该队列始终在运行应用程序的主线程上执行。并发清除的总体工作流程如下所示：
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5. 内存泄漏

5. 内存泄漏和内存溢出的区别

内存泄漏：程序运行过程中，分配给内存的临时变量，用完之后却没有被回收。

内存溢出：简单的说就是程序运行过程中申请的内存大于系统能提供的内存，导致无法申请到足够内存。

他们之间的关系应该是：过多的内存泄漏最终会造成内存溢出。

5.2 常见的内存泄漏

特殊的闭包

只有应用了函数的内部变量的闭包才算是引发内存泄漏的闭包

function fn(){
  let test = new Array(1000)
  return function(){
    console.log(test)
    return test
  }
}
let fnChild = fn()
fnChild()

test 变量的使用被外部调用了。所以他不能被回收。

优化：在用完闭包的时候，将其置为null

隐式全局变量

function fn(){
// 没有声明从而制造了隐式全局变量test1 
test1 = new Array(1000).fill('isboyjc1') // 函数内部this指向window，制造了隐式全局变量test2 
this.test2 = new Array(1000).fill('isboyjc2') 
} 
fn()