js引擎垃圾回收机制示例详解

剑老师_ 2023-02-02 我要评论

内存管理机制

在计算机语言中，内存管理机制一般分为以下几种：

手动管理

手动管理以C、C++为代表，对象分配内存后，需要程序员手动调用释放内存的代码。这种方式的效率是最高的。

自动管理

目前自动内存管理比较主流，如java、js、python等，我们在写代码的时候基本不用关心内存管理问题，内存的分配以及垃圾内存的回收都会由系统自动完成，我们称这种方式为GC。这种方式对于我们写代码来说非常方便，让我们的注意力集中在业务代码的实现上，而不用过多关注内存问题。

半自动管理

半自动管理以苹果的OC、Swift为例，主要使用的是引用计数来管理内存。之所以我称它为半自动管理，是因为我们关注的是它的引用计数。拿OC为说，alloc、copy、retain等关键字会让对象引用计数加1，release会让引用计数减1，当对象引用计数为0时，这片内存便会被系统回收。所以在早期的iOS开发中，代码中经常会出现[xxx release]的代码，这就是我们所说的MRC。与MRC相对应的是ARC，ARC不需要我们手动的调用release代码，系统会根据代码上下文自动的为我们添加release，也就是自动帮我们管理对象的引用计数。

V8引擎的内存回收机制

了解了以上内存管理机制，我们知道js的内存管理使用的是自动内存管理，本篇文章我们就来详细讲一下js的垃圾回收机制。

js的垃圾回收是由浏览器引擎来做的，不同浏览器的垃圾回收机制在细节上略有不同，但回收算法大体上是通用的。我们以Chrome的V8引擎为例进行说明。

js内存分为栈内存和堆内存，在js中引用类型是存储在堆上的；栈内存中主要存储的是占用内存较小的非引用类型，以及引用类型引用地址。

var a = "123"
var b = 123
var c = {name:"123"}

如以上代码在堆栈中的存储结构：

栈内存回收：

说栈内存回收之前，我们要先说一下js函数是怎么调用的，当我们调用一个函数时，在栈空间内会形成一个函数的上下文。上下文中包含了函数中的变量环境和词法环境，其中var变量和function变量存储在变量环境中，let和const变量存储在词法环境中。

var a = "123"
function func1() {
    var b = "123"
    console.log(b)
    func2()
}
funcgion func2() {
    const c = "456"
    console.log(c)
}
func1()

上面代码在栈内存中的状态：

除了执行上下文外，同时在栈中还有一个ESP指针记录着当前代码的执行状态，上图的ESP指针指向了func2，代表当前执行到了func2。当func2指行完成之后，ESP指针就会移动到func1，同时func2中的非引用类型的变量内存将会被收回。

堆内存的回收

栈内存中ESP指针移动后，函数的执行上下文出栈，那么对应的非引用类型的内存以及引用类型的引用被回收了，但是引用类型在堆中所占用的内存并没有被回收。那接下来我们来看一下V8引擎怎么处理堆中的垃圾回收的。

V8引擎将堆内存分为新生代和老生代两个区域，新生代一般较小，存储的是新创建的对象，老生代是指存活时间比较久或者说活动的对象。V8引擎为了提升回收性能，新生代和老生代使用了不同的回收策略和两个垃圾回收器，副垃圾回收器用来回收新生代区域的垃圾内存，主垃圾回收器用来回收老生代的垃圾内存。

新生代垃圾回收

新生代的垃圾回收由副垃圾回收器负责，新生代区域又被分为两个区域，一半为使用区，一半为空闲区。如图：

一般新的对象会被分配在使用区，当使用区内存即将占满时垃圾回收器会进行一次垃圾回收。副垃圾回收器主要使用的是标记-清除（Mark-Sweep）算法。回收过程中大概分为以下几个步骤

区分活动对象和非活动对象，并对活动对象进行标记。(活动对象就是指还在使用的对象，非活动对象就是需要清理的对象)
标记完成之后将使用区的活动对象复制进空闲区，并进行内存整理排序，以避免产生内存碎片。
清理使用区的非活动对象，释放垃圾内存。
把使用区和活动区进行互换，以达到内存清理和整理的目的，当新的使用区即将被占满时会执行一次新的内存清理。

但是由于新生代的区域不是很大，区域很容易被占满，所以当对象经过两次垃圾回收依然没有被清理时，将会被移动到老生代区域，这种策略我们称之为“对象晋升”。

老生代垃圾回收

老生代区域使用的主垃圾回收器，老生代中一般存放的是存活时间比较久以及占用内存比较多的对象，所以老生代的内存比较大。由于复制大量内存需要占用时间比较久，所以老生你无法像新生你那样进行区域交换。

主垃圾回收器使用的除了上面所说的标记-清除（Mark-Sweep）算法外，还有一个标记-整理（Mark-Compact）算法，主垃圾回收器的回收过程是这样的：

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（这一点跟新生代的标记是一致的）
清理阶段就是清理掉垃圾数据
由于标记清除对象后，内存会产生内存碎片，会导致大对象无法分配内存，从而造成内存不足。所以标记整理算法此时就排上了用场，标记整理算法会将活动对象向一端移动排序，从而避免产生内存碎片。