V8垃圾回收机制

V8是一款开源的JavaScript引擎，由Google开发。

V8是Chrome浏览器的核心组件之一，并且被许多Node.js应用程序使用。V8引擎具有内置的垃圾回收机制，用于自动管理JavaScript程序中的内存分配和释放。

一、V8 的内存结构

V8 的内存主要分为堆内存和栈内存。栈内存主要用于存储局部变量和函数调用信息等，当函数执行完毕后，栈内存会自动释放。而堆内存则用于存储动态分配的对象，如 JavaScript 对象等，这部分内存的管理主要由垃圾回收机制负责。

如下图所示：

内存用途	类型
栈内存	存储局部变量和函数调用信息
堆内存	存储动态分配的对象

二、V8 的垃圾回收算法

分代回收：

V8 将堆内存分为新生代和老生代两个区域。新生代通常存储生存时间较短的对象，老生代则存储生存时间较长的对象。

新生代采用 Scavenge 算法，主要是将内存空间一分为二，分别称为 From 空间和 To 空间。新创建的对象首先分配在 From 空间，当 From 空间满了之后，就会触发一次垃圾回收操作。在回收过程中，存活的对象被复制到 To 空间，然后清空 From 空间。下次垃圾回收时，From 空间和 To 空间角色互换。当一个对象经过多次复制后依然存活，它就会被晋升到老生代。

老生代采用 Mark-Sweep（标记清除）和 Mark-Compact（标记整理）算法。Mark-Sweep 算法首先标记出所有存活的对象，然后清除未被标记的对象。但是这种算法会产生内存碎片，因此在必要的时候会采用 Mark-Compact 算法进行整理，将存活的对象移动到一端，释放出连续的内存空间。

如下图所示：

堆内存区域	算法	说明
新生代	Scavenge 算法	From、To 空间相互复制存活对象，多次存活晋升老生代
老生代	Mark-Sweep 和 Mark-Compact 算法	标记清除未标记对象，必要时整理内存碎片

（1）Mark-Sweep(标记清除)算法：

Mark-Sweep(标记清除)分为标记和清除两个阶段，在标记阶段会遍历堆中的所有对象，然后标记活着的对象，在清除阶段中，会将死亡的对象进行清除。Mark-Sweep算法主要是通过判断某个对象是否可以被访问到，从而知道该对象是否应该被回收，具体步骤如下：

① 垃圾回收器会在内部构建一个根列表，用于从根节点出发去寻找那些可以被访问到的变量。比如在JavaScript中，window全局对象可以看成一个根节点。

② 垃圾回收器从所有根节点出发，遍历其可以访问到的子节点，并将其标记为活动的，根节点不能到达的地方即为非活动的，将会被视为垃圾。

③ 垃圾回收器将会释放所有非活动的内存块，并将其归还给操作系统。

如图所示：

标记-清除法.png

但是经过标记清除之后的内存空间会⽣产很多不连续的碎⽚空间，这种不连续的碎⽚空间中，在遇到较⼤的对象时可能会由于空间不⾜⽽导致⽆法存储。
为了解决内存碎⽚的问题，需要使⽤另外⼀种算法：标记-整理（Mark-Compact）。

（2）标记-整理（Mark-Compact）:
标记整理对待未存活对象不是⽴即回收，⽽是将存活对象移动到⼀边，然后直接清掉端边界以外的内存。如图所示：

标记-整理法.png

至此就完成了一次老生代垃圾回收的全部过程，但是由于前文提到的「全停顿」的存在，在标记阶段同样会阻碍主线程的执行，一般来说，老生代会保存大量存活的对象，如果在标记阶段将整个堆内存遍历一遍，那么势必会造成严重的卡顿。因此，V8引擎有引入了Incremental Marking(增量标记)的概念。

增量标记（Incremental Marking）：
增量标记将标记过程分为多个小步骤，在 JavaScript 执行的间隙进行，这样可以减少垃圾回收对程序执行的影响。

如下图所示：

阶段	说明
JavaScript 执行	程序正常运行
增量标记小步骤	在程序执行间隙进行标记

并行回收：
V8 还可以利用多核处理器的优势进行并行回收。在垃圾回收过程中，多个线程同时进行标记、清除和整理等操作，提高垃圾回收的效率。

如下图所示：

操作	说明
并行标记	多个线程同时标记存活对象
并行清除	多个线程同时清除未标记对象
并行整理	多个线程同时整理内存碎片

三、垃圾回收触发时机

V8 的垃圾回收不是定时进行的，而是在以下情况下触发：

1、内存分配达到一定阈值时。
2、手动调用垃圾回收函数时（如在开发者工具中）。
总之，V8 的垃圾回收机制通过分代回收、增量标记、并行回收等算法，有效地管理内存，提高了 JavaScript 程序的性能和稳定性。