深入淺析JS中的垃圾回收機制

基本型別存放在棧中，參照型別存放在堆中。JavaScript 是在建立變數（物件，字串等）時自動進行了分配記憶體，並且在不使用它們時「自動」釋放。釋放的過程稱為垃圾回收。

垃圾回收策略

所有垃圾回收器都需要做的任務

• 標記空間中活動(存活)物件和非活動(非存活)物件

• 回收或者重用被非活動物件佔據的記憶體

• 記憶體整理,防止記憶體碎片的出現

什麼是垃圾物件？

一般來說沒有被參照的物件就是垃圾，就是要被清除。從根開始遍歷物件。

例外
如果幾個物件參照形成一個環，互相參照，但根存取不到它們，這幾個物件也是垃圾，也要被清除。

什麼是根物件和存活物件

根物件
有一組基本的固有可達值，由於顯而易見的原因無法刪除

• 全域性變數 window全域性物件、DOM檔案樹根物件等
• …

存活物件
如果參照或參照鏈可以從根存取任何其他值，則認為該值是可存取的

V8引擎回收 分代回收法

將堆分為新生代和老生代。
新生代中存放的是生存時間短的物件，老生代中存放的生存時間久的物件。

新生代垃圾回收器 scavenge複製演演算法

將堆記憶體分為兩部分，一個是使用區，處於使用狀態的空間；另一個是空閒區，處於空閒狀態的空間。

• 新加入的物件會存放到使用區，當使用區快被寫滿時，就需要進行垃圾清理操作。

• 新生代垃圾回收器會對使用區的活動物件物件做標記，標記完成之後將使用區的活動物件複製到空閒區。解決了記憶體散落分塊的問題。

• 將使用區的非活動物件佔用的空間清理掉。最後進行角色互換，原來的使用區變成新的空閒區，原來的空閒區變成新的使用區。

移動到老生代的物件

• 如果一個物件多次複製後仍然存活，將被認為時生命週期較長的物件，隨後被移動到老生代中。
• 複製一個物件到空閒區時，佔用空閒區空間超過了25%，這個物件會被直接晉升到老生代空間中。原因是原來的空閒區會變成新的使用區，繼續進行物件記憶體的分配，若佔比過高，新物件的可用空間太少。

新生代優化 並行回收

全停頓問題
JavaScript是單執行緒語言，執行在主執行緒上，進行垃圾回收時會阻塞JavaScript指令碼的執行，需要等待垃圾回收完畢後再恢復指令碼執行。

如果一次GC的時間過長，可能造成頁面卡頓現象。

並行回收機制
垃圾回收器在主執行緒上執行的過程中，開啟多個輔助執行緒，同時執行同樣的回收工作。

老生代垃圾回收

使用scavenge方式存在的問題
1.存活物件較多,頻繁複制存活物件效率將降低
2.浪費一半空間

主要採用標記-清除法，在記憶體分配不足時，採用標記-整理法

老年代垃圾回收期採用的演演算法
1. 首先使用標記-清除完成垃圾空間的回收；
2. 採用標記-整理進行空間優化；
3. 採用優化-增量標記與惰性清理進行效率優化；

標記-清除 與 標記-整理 演演算法

scavenge只複製活著的物件，而標記-清除只清除死了的物件。
活物件在新生代中只佔較少部分，死物件在老生代中只佔較少部分，這就是兩種回收方式都能高效處理的原因。

缺點
記憶體碎片太多。如果出現需要分配一個大記憶體的情況，由於剩餘的碎片空間不足以完成此次分配，就會提前觸發垃圾回收，而這次回收是不必要的。

-> 標記-整理演演算法 標記完存活物件後，將存活物件向記憶體空間的一端移動，移動完成後，清除掉邊界外的所有記憶體

優化-增量標記與惰性清理

增量標記

如果有很多物件，並且我們試圖一次遍歷並標記整個物件集，那麼可能會花費一些時間，並在執行中會有一定的延遲。因此，引擎試圖將垃圾回收分解為多個部分。然後，各個部分分別執行。

V8對老生代垃圾回收器進行了優化，從全停頓標記切換到增量標記。
將一次垃圾回收變成一小段一小段GC垃圾回收

如果採用非黑即白(存活和死亡)的標記策略，那在垃圾回收器執行了一段增量回收後，暫停後啟用主執行緒去執行了應用程式中的一段 JavaScript 程式碼，隨後當垃圾回收器再次被啟動，這時候記憶體中黑白色都有，我們無法得知下一步走到哪裡了

惰性清理

增量標記完成後，惰性清理就開始了。當增量標記完成後，假如當前的可用記憶體足以讓我們快速的執行程式碼，其實我們是沒必要立即清理記憶體的，可以將清理過程稍微延遲一下，讓 JavaScript 指令碼程式碼先執行，也無需一次性清理完所有非活動物件記憶體，可以按需逐一進行清理直到所有的非活動物件記憶體都清理完畢，後面再接著執行增量標記

三色標記法 暫停和恢復

三色標記法的 mark 操作可以漸進執行的而不需每次都掃描整個記憶體空間，可以很好的配合增量回收進行暫停恢復的一些操作，從而減少 全停頓 的時間

• 白色:未被標記的物件
• 灰色:自身被標記，該物件的參照物件未被標記
• 黑色:自身和該物件的參照物件(箭頭指的物件)都被標記

從一組根物件開始，先將這組根物件標記為灰色並推入到標記工作表中，當回收器從標記工作表中彈出物件並存取它的參照物件時，將其自身由灰色轉變成黑色，並將自身的下一個參照物件轉為灰色

就這樣一直往下走，直到沒有可標記灰色的物件時，也就是無可達的物件了，那麼剩下的所有白色物件都是無法到達的，即等待回收。

當前記憶體中有沒有灰色節點來判斷整個標記是否完成，如沒有灰色節點，直接進入清理階段，如還有灰色標記，恢復時直接從灰色的節點開始繼續執行就可以

寫屏障

一次完整的GC標記分塊暫停後，執行任務程式，修改了物件的參照關係。

假設在第一次增量分段中全部將ABC標記為黑色，然後執行JavaScript指令碼，將B->D，開始執行第二次增量分段。

新物件D是初始的白色，但是此時沒有灰色物件了，也就是全部標記完成需要開始清理了，D將會在清理階段被回收。這是不對的。
V8引入寫屏障機制，一旦有黑色物件參照白色物件，該機制就將參照的白色物件變為灰色。

並行回收

• 並行回收會阻塞主執行緒
• 增量標記增加了總暫停時間、降低應用程式吞吐量

主執行緒在執行 JavaScript 的過程中，輔助執行緒能夠在後臺完成執行垃圾回收的操作

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