今天看了一下關(guān)于垃圾回收的知識稽煤，來總結(jié)一下~
我們知道，JavaScript之所以能在瀏覽器環(huán)境和NodeJS環(huán)境運(yùn)行囚戚，都是因?yàn)橛蠽8引擎在幕后保駕護(hù)航酵熙。從編譯、內(nèi)存分配驰坊、運(yùn)行以及垃圾回收等整個(gè)過程匾二，都離不開它。
為什么要有垃圾回收
在C語言和C++語言中，我們?nèi)绻胍_辟一塊堆內(nèi)存的話察藐，需要先計(jì)算需要內(nèi)存的大小皮璧，然后自己通過malloc函數(shù)去手動分配，在用完之后分飞，還要時(shí)刻記得用free函數(shù)去清理釋放悴务，否則這塊內(nèi)存就會被永久占用，造成內(nèi)存泄露譬猫。
但是我們在寫JavaScript的時(shí)候惨寿，卻沒有這個(gè)過程，因?yàn)槿思乙呀?jīng)替我們封裝好了删窒，V8引擎會根據(jù)你當(dāng)前定義對象的大小去自動申請分配內(nèi)存裂垦。
不需要我們?nèi)ナ謩庸芾韮?nèi)存了，所以自然要有垃圾回收肌索，否則的話只分配不回收蕉拢，豈不是沒多長時(shí)間內(nèi)存就被占滿了嗎，導(dǎo)致應(yīng)用崩潰诚亚。
垃圾回收的好處是不需要我們?nèi)ス芾韮?nèi)存晕换，把更多的精力放在實(shí)現(xiàn)復(fù)雜應(yīng)用上，但壞處也來自于此站宗，不用管理了闸准，就有可能在寫代碼的時(shí)候不注意，造成循環(huán)引用等情況梢灭，導(dǎo)致內(nèi)存泄露夷家。
內(nèi)存泄漏：不再用到的內(nèi)存，沒有及時(shí)釋放敏释，內(nèi)存被占用库快，這就叫做內(nèi)存泄漏
1. 什么是垃圾？
即沒有被引用的對象都是垃圾
- 所有全局變量都不是垃圾
- 如果是存在函數(shù)內(nèi)的局部變量钥顽，當(dāng)這個(gè)函數(shù)執(zhí)行完了义屏，這個(gè)變量就消除了，但是在執(zhí)行過程中不能被消除蜂大，因?yàn)檫@個(gè)函數(shù)引用著它闽铐，全局變量又引用著這個(gè)函數(shù)
- 如果存在雙引用，把其中一個(gè)引用給置為null奶浦，還有另一個(gè)引用兄墅，也不會成為垃圾
- 如果存在環(huán)引用，如果引用你的對象全松開了手财喳，你就成為了垃圾
環(huán)引用與外界至少要有一個(gè)橋梁察迟，外界有人引用著環(huán)斩狱，不然整個(gè)環(huán)就成了垃圾
2. 如何判斷是否可以回收
1） 標(biāo)記清除
當(dāng)變量進(jìn)入環(huán)境（例如，在函數(shù)中聲明一個(gè)變量）時(shí)扎瓶，就將這個(gè)變量標(biāo)記為“進(jìn)入環(huán)境”所踊。從邏輯上講，永遠(yuǎn)不能釋放進(jìn)入環(huán)境的變量所占用的內(nèi)存概荷，因?yàn)橹灰獔?zhí)行流進(jìn)入相應(yīng)的環(huán)境秕岛，就可能會用到它們。而當(dāng)變量離開環(huán)境時(shí)误证，則將其標(biāo)記為“離開環(huán)境”继薛。
可以使用任何方式來標(biāo)記變量。比如愈捅，可以通過翻轉(zhuǎn)某個(gè)特殊的位來記錄一個(gè)變量何時(shí)進(jìn)入環(huán)境遏考，或者使用一個(gè)“進(jìn)入環(huán)境的”變量列表及一個(gè)“離開環(huán)境的”變量列表來跟蹤哪個(gè)變量發(fā)生了變化。如何標(biāo)記變量并不重要蓝谨，關(guān)鍵在于采取什么策略灌具。
（1）垃圾收集器在運(yùn)行的時(shí)候會給存儲在內(nèi)存中的所有變量都加上標(biāo)記（當(dāng)然，可以使用任何標(biāo)記方式）譬巫。
（2）然后咖楣，它會去掉運(yùn)行環(huán)境中的變量以及被環(huán)境中變量所引用的變量的標(biāo)記
（3）此后，依然有標(biāo)記的變量就被視為準(zhǔn)備刪除的變量芦昔，原因是在運(yùn)行環(huán)境中已經(jīng)無法訪問到這些變量了诱贿。
（4）最后，垃圾收集器完成內(nèi)存清除工作咕缎，銷毀那些帶標(biāo)記的值并回收它們所占用的內(nèi)存空間珠十。
目前，IE锨阿、Firefox宵睦、Opera、Chrome和Safari的JavaScript實(shí)現(xiàn)使用的都是標(biāo)記清除式的垃圾回收策略（或類似的策略）墅诡，只不過垃圾收集的時(shí)間間隔互有不同。
當(dāng)一個(gè)對象和其關(guān)聯(lián)對象不再通過引用關(guān)系被當(dāng)前root引用了桐智，這個(gè)對象就會被垃圾回收末早。
2）引用計(jì)數(shù)
引用計(jì)數(shù)的垃圾收集策略不太常見。含義是跟蹤記錄每個(gè)值被引用的次數(shù)说庭。當(dāng)聲明了一個(gè)變量并將一個(gè)引用類型值賦給該變量時(shí)然磷，則這個(gè)值的引用次數(shù)就是1。
如果同一個(gè)值又被賦給另一個(gè)變量刊驴，則該值的引用次數(shù)加1姿搜。相反寡润，如果包含對這個(gè)值引用的變量改變了引用對象，則該值引用次數(shù)減1舅柜。
當(dāng)這個(gè)值的引用次數(shù)變成0時(shí)梭纹，則說明沒有辦法再訪問這個(gè)值了，因而就可以將其占用的內(nèi)存空間回收回來致份。
這樣变抽，當(dāng)垃圾收集器下次再運(yùn)行時(shí)，它就會釋放那些引用次數(shù)為0的值所占用的內(nèi)存氮块。
Netscape Navigator 3.0是最早使用引用計(jì)數(shù)策略的瀏覽器绍载，但很快它就遇到了一個(gè)嚴(yán)重的問題：循環(huán)引用。
循環(huán)引用是指對象A中包含一個(gè)指向?qū)ο驜的指針滔蝉，而對象B中也包含一個(gè)指向?qū)ο驛的引用击儡，看個(gè)例子：
function foo () {
var objA = new Object();
var objB = new Object();
objA.otherObj = objB;
objB.anotherObj = objA;
}
這個(gè)例子中，objA和objB通過各自的屬性相互引用蝠引，也就是說曙痘，這兩個(gè)對象的引用次數(shù)都是2。
在采用標(biāo)記清除策略的實(shí)現(xiàn)中立肘，由于函數(shù)執(zhí)行后边坤，這兩個(gè)對象都離開了作用域，因此這種相互引用不是問題谅年。
但在采用引用次數(shù)策略的實(shí)現(xiàn)中茧痒，當(dāng)函數(shù)執(zhí)行完畢后，objA和objB還將繼續(xù)存在融蹂，因?yàn)樗鼈兊囊么螖?shù)永遠(yuǎn)不會是0旺订。
加入這個(gè)函數(shù)被重復(fù)多次調(diào)用，就會導(dǎo)致大量內(nèi)存無法回收超燃。為此区拳，Netscape在Navigator 4.0中也放棄了引用計(jì)數(shù)方式，轉(zhuǎn)而采用標(biāo)記清除來實(shí)現(xiàn)其垃圾回收機(jī)制意乓。
還要注意的是樱调，我們大部分人時(shí)刻都在寫著循環(huán)引用的代碼，看下面這個(gè)例子届良，相信大家都這樣寫過：
var el = document.getElementById('#el');
el.onclick = function (event) {
console.log('element was clicked');
}
我們?yōu)橐粋€(gè)元素的點(diǎn)擊事件綁定了一個(gè)匿名函數(shù)笆凌，我們通過event參數(shù)是可以拿到相應(yīng)元素el的信息的。
大家想想士葫，這是不是就是一個(gè)循環(huán)引用呢乞而？
el有一個(gè)屬性onclick引用了一個(gè)函數(shù)（其實(shí)也是個(gè)對象），函數(shù)里面的參數(shù)又引用了el慢显，這樣el的引用次數(shù)一直是2爪模，即使當(dāng)前這個(gè)頁面關(guān)閉了欠啤，也無法進(jìn)行垃圾回收。
如果這樣的寫法很多很多屋灌，就會造成內(nèi)存泄露洁段。我們可以通過在頁面卸載時(shí)清除事件引用，這樣就可以被回收了：
var el = document.getElementById('#el');
el.onclick = function (event) {
console.log('element was clicked');
}
// ...
// ...
// 頁面卸載時(shí)將綁定的事件清空
window.onbeforeunload = function(){
el.onclick = null;
}
3. V8垃圾回收策略
自動垃圾回收有很多算法声滥，由于不同對象的生存周期不同眉撵，所以無法只用一種回收策略來解決問題，這樣效率會很低落塑。
所以纽疟，V8采用了一種代回收的策略，將內(nèi)存分為兩個(gè)生代：新生代（new generation）和老生代（old generation）憾赁。
新生代中的對象為存活時(shí)間較短的對象污朽，老生代中的對象為存活時(shí)間較長或常駐內(nèi)存的對象，分別對新老生代采用不同的垃圾回收算法來提高效率龙考，對象最開始都會先被分配到新生代（如果新生代內(nèi)存空間不夠蟆肆，直接分配到老生代），新生代中的對象會在滿足某些條件后晦款，被移動到老生代炎功，這個(gè)過程也叫晉升，后面會詳細(xì)說明缓溅。
分代內(nèi)存
默認(rèn)情況下蛇损，32位系統(tǒng)新生代內(nèi)存大小為16MB，老生代內(nèi)存大小為700MB坛怪，64位系統(tǒng)下淤齐，新生代內(nèi)存大小為32MB，老生代內(nèi)存大小為1.4GB袜匿。
新生代平均分成兩塊相等的內(nèi)存空間更啄，叫做semispace，每塊內(nèi)存大小8MB（32位）或16MB（64位）居灯。
新生代
1. 分配方式
新生代存的都是生存周期短的對象祭务，分配內(nèi)存也很容易，只保存一個(gè)指向內(nèi)存空間的指針穆壕，根據(jù)分配對象的大小遞增指針就可以了待牵，當(dāng)存儲空間快要滿時(shí)，就進(jìn)行一次垃圾回收喇勋。
2. 算法
新生代采用Scavenge垃圾回收算法，在算法實(shí)現(xiàn)時(shí)主要采用Cheney算法偎行。
Cheney算法將內(nèi)存一分為二川背，叫做semispace贰拿，一塊處于使用狀態(tài)，一塊處于閑置狀態(tài)熄云。
處于使用狀態(tài)的semispace稱為From空間膨更，處于閑置狀態(tài)的semispace稱為To空間。
我畫了一套詳細(xì)的流程圖缴允，接下來我會結(jié)合流程圖來詳細(xì)說明Cheney算法是怎么工作的荚守。
垃圾回收在下面我統(tǒng)稱為 GC（Garbage Collection）。
step1. 在From空間中分配了3個(gè)對象A练般、B矗漾、C
step2. GC進(jìn)來判斷對象B沒有其他引用，可以回收薄料，對象A和C依然為活躍對象
step3. 將活躍對象A敞贡、C從From空間復(fù)制到To空間
step4. 清空From空間的全部內(nèi)存
step5. 交換From空間和To空間
step6. 在From空間中又新增了2個(gè)對象D、E
step7. 下一輪GC進(jìn)來發(fā)現(xiàn)對象D沒有引用了摄职，做標(biāo)記
step8. 將活躍對象A誊役、C、E從From空間復(fù)制到To空間
step9. 清空From空間全部內(nèi)存
step10. 繼續(xù)交換From空間和To空間谷市，開始下一輪
通過上面的流程圖蛔垢，我們可以很清楚的看到，進(jìn)行From和To交換迫悠，就是為了讓活躍對象始終保持在一塊semispace中鹏漆，另一塊semispace始終保持空閑的狀態(tài)。
Scavenge由于只復(fù)制存活的對象及皂，并且對于生命周期短的場景存活對象只占少部分甫男，所以它在時(shí)間效率上有優(yōu)異的體現(xiàn)。Scavenge的缺點(diǎn)是只能使用堆內(nèi)存的一半验烧，這是由劃分空間和復(fù)制機(jī)制所決定的板驳。
由于Scavenge是典型的犧牲空間換取時(shí)間的算法，所以無法大規(guī)模的應(yīng)用到所有的垃圾回收中碍拆。但我們可以看到若治，Scavenge非常適合應(yīng)用在新生代中，因?yàn)樾律袑ο蟮纳芷谳^短感混，恰恰適合這個(gè)算法端幼。
3. 晉升
當(dāng)一個(gè)對象經(jīng)過多次復(fù)制仍然存活時(shí)，它就會被認(rèn)為是生命周期較長的對象弧满。這種較長生命周期的對象隨后會被移動到老生代中婆跑，采用新的算法進(jìn)行管理。
對象從新生代移動到老生代的過程叫作晉升庭呜。
對象晉升的條件主要有兩個(gè)：
對象從From空間復(fù)制到To空間時(shí)滑进，會檢查它的內(nèi)存地址來判斷這個(gè)對象是否已經(jīng)經(jīng)歷過一次Scavenge回收犀忱。如果已經(jīng)經(jīng)歷過了，會將該對象從From空間移動到老生代空間中扶关，如果沒有阴汇，則復(fù)制到To空間〗诨保總結(jié)來說搀庶，如果一個(gè)對象是第二次經(jīng)歷從From空間復(fù)制到To空間，那么這個(gè)對象會被移動到老生代中铜异。
當(dāng)要從From空間復(fù)制一個(gè)對象到To空間時(shí)哥倔，如果To空間已經(jīng)使用了超過25%，則這個(gè)對象直接晉升到老生代中熙掺。設(shè)置25%這個(gè)閾值的原因是當(dāng)這次Scavenge回收完成后未斑，這個(gè)To空間會變?yōu)镕rom空間篇梭，接下來的內(nèi)存分配將在這個(gè)空間中進(jìn)行对室。如果占比過高，會影響后續(xù)的內(nèi)存分配漩仙。
老生代
1. 介紹
在老生代中缆镣，存活對象占較大比重芽突，如果繼續(xù)采用Scavenge算法進(jìn)行管理，就會存在兩個(gè)問題：
由于存活對象較多董瞻，復(fù)制存活對象的效率會很低寞蚌。
采用Scavenge算法會浪費(fèi)一半內(nèi)存，由于老生代所占堆內(nèi)存遠(yuǎn)大于新生代钠糊，所以浪費(fèi)會很嚴(yán)重挟秤。
所以，V8在老生代中主要采用了Mark-Sweep和Mark-Sweep相結(jié)合的方式進(jìn)行垃圾回收抄伍。
2. Mark-Sweep
Mark-Sweep是標(biāo)記清除的意思艘刚，它分為標(biāo)記和清除兩個(gè)階段。
與Scavenge不同截珍，Mark-Sweep并不會將內(nèi)存分為兩份攀甚，所以不存在浪費(fèi)一半空間的行為。Mark-Sweep在標(biāo)記階段遍歷堆內(nèi)存中的所有對象岗喉，并標(biāo)記活著的對象秋度，在隨后的清除階段，只清除沒有被標(biāo)記的對象钱床。
也就是說荚斯，Scavenge只復(fù)制活著的對象，而Mark-Sweep只清除死了的對象【ㄓ担活對象在新生代中只占較少部分拐格，死對象在老生代中只占較少部分僧免，這就是兩種回收方式都能高效處理的原因刑赶。
我們還是通過流程圖來看一下：
step1. 老生代中有對象A、B懂衩、C撞叨、D、E浊洞、F
step2. GC進(jìn)入標(biāo)記階段牵敷，將A、C法希、E標(biāo)記為存活對象
step3. GC進(jìn)入清除階段枷餐，回收掉死亡的B、D苫亦、F對象所占用的內(nèi)存空間
可以看到毛肋，Mark-Sweep最大的問題就是，在進(jìn)行一次清除回收以后屋剑，內(nèi)存空間會出現(xiàn)不連續(xù)的狀態(tài)润匙。這種內(nèi)存碎片會對后續(xù)的內(nèi)存分配造成問題。
如果出現(xiàn)需要分配一個(gè)大內(nèi)存的情況唉匾，由于剩余的碎片空間不足以完成此次分配孕讳，就會提前觸發(fā)垃圾回收，而這次回收是不必要的巍膘。
2. Mark-Compact
為了解決Mark-Sweep的內(nèi)存碎片問題厂财，Mark-Compact就被提出來了。
Mark-Compact是標(biāo)記整理的意思峡懈，是在Mark-Sweep的基礎(chǔ)上演變而來的璃饱。Mark-Compact在標(biāo)記完存活對象以后，會將活著的對象向內(nèi)存空間的一端移動逮诲，移動完成后帜平，直接清理掉邊界外的所有內(nèi)存。如下圖所示：
step1. 老生代中有對象A梅鹦、B裆甩、C、D齐唆、E嗤栓、F（和Mark—Sweep一樣）
[圖片上傳失敗...(image-6e1023-1555941392151)]
step2. GC進(jìn)入標(biāo)記階段，將A、C茉帅、E標(biāo)記為存活對象（和Mark—Sweep一樣）
[圖片上傳失敗...(image-54ff18-1555941392151)]
step3. GC進(jìn)入整理階段叨叙，將所有存活對象向內(nèi)存空間的一側(cè)移動，灰色部分為移動后空出來的空間
[圖片上傳失敗...(image-e1f701-1555941392151)]
step4. GC進(jìn)入清除階段堪澎，將邊界另一側(cè)的內(nèi)存一次性全部回收
[圖片上傳失敗...(image-c2342f-1555941392151)]
3. 兩者結(jié)合
在V8的回收策略中擂错，Mark-Sweep和Mark-Conpact兩者是結(jié)合使用的。
由于Mark-Conpact需要移動對象樱蛤，所以它的執(zhí)行速度不可能很快钮呀，在取舍上，V8主要使用Mark-Sweep昨凡，在空間不足以對從新生代中晉升過來的對象進(jìn)行分配時(shí)爽醋，才使用Mark-Compact。
總結(jié)
V8的垃圾回收機(jī)制分為新生代和老生代便脊。
新生代主要使用Scavenge進(jìn)行管理蚂四，主要實(shí)現(xiàn)是Cheney算法，將內(nèi)存平均分為兩塊哪痰，使用空間叫From遂赠，閑置空間叫To，新對象都先分配到From空間中妒御，在空間快要占滿時(shí)將存活對象復(fù)制到To空間中解愤，然后清空From的內(nèi)存空間，此時(shí)乎莉，調(diào)換From空間和To空間送讲，繼續(xù)進(jìn)行內(nèi)存分配，當(dāng)滿足那兩個(gè)條件時(shí)對象會從新生代晉升到老生代惋啃。
老生代主要采用Mark-Sweep和Mark-Compact算法哼鬓，一個(gè)是標(biāo)記清除，一個(gè)是標(biāo)記整理边灭。兩者不同的地方是异希，Mark-Sweep在垃圾回收后會產(chǎn)生碎片內(nèi)存，而Mark-Compact在清除前會進(jìn)行一步整理绒瘦，將存活對象向一側(cè)移動称簿，隨后清空邊界的另一側(cè)內(nèi)存，這樣空閑的內(nèi)存都是連續(xù)的惰帽，但是帶來的問題就是速度會慢一些憨降。在V8中，老生代是Mark-Sweep和Mark-Compact兩者共同進(jìn)行管理的该酗。
以上就是本文的全部內(nèi)容授药，書寫過程中參考了很多中外文章士嚎，參考書籍包括樸大大的《深入淺出NodeJS》以及《JavaScript高級程序設(shè)計(jì)》等。我們這里并沒有對具體的算法實(shí)現(xiàn)進(jìn)行探討悔叽，感興趣的朋友可以繼續(xù)深入研究一下莱衩。
