前言我们知道，JavaScript之所以能够运行在浏览器环境和NodeJS环境，都是因为背后的V8引擎。它离不开编译、内存分配、运行、垃圾回收的整个过程。在写这篇文章之前，我也在网上看了很多博客，其中有一些英文的原创内容，所以想通过这篇文章做一个总结。加上了自己的思考和手作流程图~~希望这篇文章能对你有所帮助，本文也会收录到我自己的个人网站中。为什么会有垃圾收集？在C语言和C++语言中，如果我们要开辟一块堆内存，需要先计算出所需内存的大小，然后通过malloc函数手动分配。使用完之后，一定要时刻记得使用free函数进行清理和释放，否则这块内存会被永久占用，造成内存泄漏。但是我们写JavaScript的时候没有这个过程，因为他们已经帮我们封装好了，V8引擎会根据你当前定义的对象的大小自动申请内存分配。不需要我们手动管理内存，自然需要垃圾回收。否则只会分配而不会回收。会不会时间长了内存就满了，导致应用程序崩溃。垃圾回收的好处是我们不需要管理内存，把更多的精力放在实现复杂的应用上，但是坏处也来自于此。如果我们不需要去管理它，可能会在写代码的时候不注意，造成循环引用等情况，从而导致内存泄漏。内存结构分配由于V8最初是为了让JavaScript在浏览器中执行而创建的，不太可能遇到大量使用内存的场景，所以它可以申请的最大内存并没有设置太大，而是在64位系统中大约1.4GB，在32位系统中大约700MB。在NodeJS环境下，我们可以通过process.memoryUsage()查看内存分配情况。process.memoryUsage返回一个包含Node进程内存使用信息的对象。该对象包含四个字段，含义如下：rss(residentsetsize)：所有内存使用量，包括指令区和栈heapTotal：V8引擎可以分配的最大堆内存，包括如下heapUsedheapUsed：堆内存V8引擎已分配和使用外部：V8管理由C++对象绑定到JavaScript对象的内存。上面所有的内存单元都是字节。如果想扩展Node可用的内存空间，可以使用Buffer等堆外内存。我不会在这里详细介绍。如果你有兴趣，你可以阅读一些资料。下面是Node的整体架构图，可以帮助大家理解以上内容：Node标准库：是我们日常使用的标准库，比如Http、Buffer模块NodeBindings：是JS与C++，封装了V8和Libuv的细节，向上层提供基础的API服务第三??层是支撑Node.js运行的关键，由C/C++实现：1.V8是开发的JavaScript引擎Google，它提供了JavaScript运行时环境。可以说是Node.js2.Libuv是专门为Node.js开发的封装库，提供跨平台的异步I/O能力3.C-ares：提供异步DNS相关能力4.http_parser、OpenSSL、zlib等：提供包括http解析、SSL、数据压缩等能力垃圾回收机制如何判断是否可以回收1.1标记clear当一个变量进入环境时（比如在函数中声明一个变量），它将变量标记为“进入环境”。从逻辑上讲，进入环境的变量占用的内存永远不会被释放，因为只要执行流进入相应的环境，它们就可能被使用。当变量离开环境时，它被标记为“离开环境”。变量可以用任何方式标记。例如，您可以通过翻转特殊位来记录变量何时进入环境，或者使用“进入环境”的变量列表和“脱离环境”的变量列表来跟踪哪个变量发生了变化。如何标记变量并不重要，关键是采用什么策略。(1)垃圾收集器会在运行时标记所有存储在内存中的变量（当然可以使用任何标记方法）。(2)然后，移除运行环境中的变量和环境中变量引用的变量。(3)之后，仍然被标记的变量被认为是要删除的变量，因为它们已经无法再访问这些变量。(4)最后垃圾回收器完成内存清理，销毁标记值并回收它们占用的内存空间。目前，IE、Firefox、Opera、Chrome和Safari的JavaScript实现都使用标记和清除垃圾收集策略（或类似的东西），但间隔不同。活动对象是上面的根。如果不知道活动对象，可以先查资料。当一个对象及其关联对象不再被当前根通过引用关系引用时，该对象将被垃圾回收。1.2引用计数引用计数的垃圾回收策略不太常见。这意味着要跟踪每个值被引用的次数。当声明一个变量，并为该变量赋一个引用类型值时，该值的引用计数为1。如果将相同的值赋给另一个变量，则该值的引用计数加1。反之，如果包含对这个值的引用的变量改变了引用对象，值引用计数减1。当对这个值的引用次数变为0时，意味着没有办法访问这个值，所以它占用的内存空间可以被恢复。这样垃圾收集器下次运行时，就会释放引用计数为0的值占用的内存。NetscapeNavigator3.0是第一个使用引用计数策略的浏览器，但很快就遇到了一个严重的问题：循环引用。循环引用是指对象A包含指向对象B的指针，对象B也包含对对象A的引用。看一个例子：functionfoo(){varobjA=newObject();varobjB=new对象();objA.otherObj=objB;objB.anotherObj=objA;}本例中objA和objB通过各自的属性相互引用，也就是说两个对象的引用数都是2。在mark-and-sweep实现中，这个交叉引用不是问题，因为在函数执行后两个对象都超出了范围。但是在使用引用计数策略的实现中，当函数执行时，objA和objB会继续存在，因为它们的引用计数永远不会为0。如果重复调用这个函数，将不会回收大量内存。为此，Netscape也放弃了Navigator4.0中的引用计数方式，转而采用mark和clear来实现其垃圾回收机制。还应该注意的是，我们大多数人一直在编写循环引用代码。看下面这个例子，相信大家都这样写过：varel=document.getElementById('#el');el.onclick=function(event){console.log('elementwasclicked');}我们绑定一个元素点击事件的匿名函数，我们可以通过事件参数获取对应元素el的信息。想想看，这只是一个循环引用吗？el有一个属性onclick，它引用了一个函数（其实是一个对象），而函数中的参数引用了el，所以引用el的次数总是2。即使当前页面关闭，也无法进行垃圾回收.如果这样的写法很多，就会造成内存泄漏。我们可以在页面卸载的时候清除事件引用，这样就可以回收了：varel=document.getElementById('#el');el.onclick=function(event){console.log('元素被点击');}//...//...//页面卸载时清除绑定的事件window.onbeforeunload=function(){el.onclick=null;}V8垃圾回收策略自动垃圾回收的算法有很多，由于不同的对象有不同的生命周期，所以不可能只用一种回收策略来解决问题，效率会很低。因此V8采用分代回收的策略，将内存分为新生代和老年代两代。新生代中的对象是存活时间短的对象，老年代中的对象是存活时间长或常驻内存的对象。新生代和老年代使用不同的垃圾回收算法来提高效率。先分配给新生代（如果新生代内存空间不够，直接分配给老年代），满足一定条件后，新生代中的对象会被移动到老年代.这个过程也叫推广，我在后面的插图中会详细解释。分代内存32位系统默认新生代内存大小为16MB，老年代内存大小为700MB。64位系统下，新生代内存大小为32MB，老年代内存大小为1.4GB。新生代平均分为两个相等的内存空间，称为半空间，每个内存大小为8MB（32位）或16MB（64位）。新生代1.分配方式新生代存放的是生命周期短的对象，容易分配内存。只保存一个指向内存空间的指针，指针根据分配对象的大小递增。当存储空间即将满时，进行垃圾回收。2.算法新生代采用Scavenge垃圾回收算法，算法实现主要采用Cheney算法。切尼算法将内存分成两部分，称为半空间，一部分在使用中，另一部分处于空闲状态。使用中的半空间称为From空间，空闲状态的半空间称为To空间。我画了一组详细的流程图，接下来我会结合流程图详细讲解切尼算法是如何工作的。垃圾收集在下面统称为GC（GarbageCollection）。步骤1。From空间中分配了三个对象A、B和C。第2步。GC进来，判断没有其他对象B的引用，可以回收。对象A和C仍然是活动对象。第三步。将活动对象A和C从From空间复制到To空间step4。清除From空间中的所有内存step5。交换Fromspace和Tospacestep6。在From空间中添加2个新对象D和Estep7。下一轮GC进来，发现对象D没有被引用，于是标记为step8。将From空间中的活动对象A、C、E复制到To空间step9。清除From空间step10中的所有内存。继续交换From空间和To空间，开始下一轮。通过上面的流程图，我们可以清楚的看到，交换From和To就是让活动对象一直在一个半空间，另一个半空间一直空闲。由于Scavenge只复制存活的对象，而且只有少量存活的对象生命周期短，所以在时间效率上有极好的表现。Scavenge的缺点是只能使用一半的堆内存，这是分区空间和拷贝机制决定的。由于Scavenge是一种典型的牺牲空间换取时间的算法，不能大规模应用于所有的垃圾回收。但是我们可以看到Scavenge非常适合应用在新生代，因为新生代对象的生命周期很短，正好适合这个算法。3.Promotion当一个对象在多次复制中存活下来，它就被认为是一个长寿命的对象。生命周期较长的对象将被移至老年代并使用新算法进行管理。将对象从年轻代移动到老年代的过程称为提升。对象提升的条件主要有两个：当一个对象从From空间复制到To空间时，会检查其内存地址，判断该对象是否经历过Scavenge回收。如果经历过，对象就会从From空间移动到老年代空间，如果没有经历过，就复制到To空间。综上所述，如果一个对象第二次从From空间复制到To空间，那么这个对象就会被移动到老年代。从From空间复制一个对象到To空间时，如果To空间已经使用超过25%，则直接将对象提升到老年代。之所以设置25%的阈值是因为Scavenge回收完成后，To空间会变成From空间，接下来的内存分配会在这个空间进行。如果比例过高，会影响后续的内存分配。老年代1.简介在老年代中，幸存的对象占了很大的比例。如果继续使用Scavenge算法进行管理，会出现两个问题：由于存活对象较多，复制存活对象的效率会很低。使用Scavenge算法会浪费一半的内存。由于老年代占用的堆内存远大于新生代，浪费会很严重。因此，V8在老年代主要采用Mark-Sweep和Mark-Compact的结合方式进行垃圾回收。2.Mark-SweepMark-Sweep是标记去除的意思，分为标记和清除两个阶段。与Scavenge不同，Mark-Sweep不会将内存一分为二，因此不会出现浪费一半空间的行为。Mark-Sweep在标记阶段遍历堆内存中的所有对象，对活对象进行标记。在后续的清除阶段，只清除没有标记的对象。也就是说，Scavenge只复制活对象，而Mark-Sweep只清除死对象。活对象只占年轻代的一小部分，死对象只占老年代的一小部分，这就是为什么这两种回收方式都能得到高效处理的原因。我们看一下流程图：step1。老年代有对象A、B、C、D、E、F。第2步。GC进入标记阶段，将A、C、E标记为存活对象。回收死掉的B、D、F对象占用的内存空间可以看出，Mark-Sweep最大的问题是经过一次清理回收后，内存空间会出现不连续。这种内存碎片可能会导致后续内存分配出现问题。如果出现需要分配大内存的情况，因为剩余的碎片空间不足以完成分配，就会提前触发垃圾回收，这种回收是不必要的。2.Mark-Compact为了解决Mark-Sweep的内存碎片问题，提出了Mark-Compact。Mark-Compact是标记和整理的意思，是在Mark-Sweep的基础上演变而来的。Mark-Compact对活体对象进行标记后，会将活体对象移动到内存空间的一端。移动完成后，会直接清理边界外的所有内存。如下图所示：step1.老年代有对象A、B、C、D、E、F（同Mark-Sweep）。——扫）step3。GC进入排序阶段，将所有存活的对象移动到内存空间的一侧，灰色部分为移动后腾出的空间。步骤4。GC进入清理阶段，一次性回收边界另一侧的所有内存3.两者的结合V8的回收策略中结合使用了Mark-Sweep和Mark-Conpact。由于Mark-Conpact需要移动物体，所以它的执行速度不可能很快。在权衡方面，V8主要使用Mark-Sweep，只有在空间不足以分配从新生代提升的对象时才使用Mark-Sweep。袖珍的。总结V8的垃圾回收机制分为新生代和老年代。新一代主要使用Scavenge进行管理。主要实现是Cheney算法，将内存平均分成两份。已用空间称为From，空闲空间称为To。新对象先分配到From空间，待空间快满时存活。对象被复制到To空间，然后From内存空间被清空。此时From空间和To空间交换，继续分配内存。当这两个条件都满足时，对象就会从新生代晋升到老年代。老年代主要使用Mark-Sweep和Mark-Compact算法，一种用于标记去除，一种用于标记整理。两者的区别在于Mark-Sweep在垃圾回收后会产生内存碎片，而Mark-Compact在清除前会进行一个排序步骤，将存活的对象移到一侧，然后清除边界另一侧的内存，这样就可以释放所有内存了，但是问题是速度会比较慢。在V8中，老年代由Mark-Sweep和Mark-Compact共同管理。以上就是本文的全部内容。在写作过程中，参考了很多中外文章。参考书有朴大的《深入浅出NodeJS》和《JavaScript高级程序设计》。这里不讨论具体的算法实现，有兴趣的朋友可以继续深入研究。最后，感谢您阅读到这里。文中如有歧义或错误，请给我留言~~欢迎关注我的参考链接https://medium.com/@_lrlna/ga...http://alinode.aliyun。com/blo...http://www.ruanyifeng.com/blo...https://segmentfault.com/a/11...
