2023深入浅析JS中的垃圾回收机制

基本类型存放在栈中，引用类型存放在堆中。JavaScript 是在创建变量（对象，字符串等）时自动进行了分配内存，并且在不使用它们时“自动”释放。释放的过程称为垃圾回收。

垃圾回收策略

所有垃圾回收器都需要做的任务

• 标记空间中活动(存活)对象和非活动(非存活)对象

• 回收或者重用被非活动对象占据的内存

• 内存整理,防止内存碎片的出现

什么是垃圾对象？

一般来说没有被引用的对象就是垃圾，就是要被清除。从根开始遍历对象。

例外
如果几个对象引用形成一个环，互相引用，但根访问不到它们，这几个对象也是垃圾，也要被清除。

什么是根对象和存活对象

根对象
有一组基本的固有可达值，由于显而易见的原因无法删除

• 全局变量 window全局对象、DOM文档树根对象等
• …

存活对象
如果引用或引用链可以从根访问任何其他值，则认为该值是可访问的

V8引擎回收 分代回收法

将堆分为新生代和老生代。
新生代中存放的是生存时间短的对象，老生代中存放的生存时间久的对象。

新生代垃圾回收器 scavenge复制算法

将堆内存分为两部分，一个是使用区，处于使用状态的空间；另一个是空闲区，处于空闲状态的空间。

• 新加入的对象会存放到使用区，当使用区快被写满时，就需要进行垃圾清理操作。

• 新生代垃圾回收器会对使用区的活动对象对象做标记，标记完成之后将使用区的活动对象复制到空闲区。解决了内存散落分块的问题。

• 将使用区的非活动对象占用的空间清理掉。最后进行角色互换，原来的使用区变成新的空闲区，原来的空闲区变成新的使用区。

移动到老生代的对象

• 如果一个对象多次复制后仍然存活，将被认为时生命周期较长的对象，随后被移动到老生代中。
• 复制一个对象到空闲区时，占用空闲区空间超过了25%，这个对象会被直接晋升到老生代空间中。原因是原来的空闲区会变成新的使用区，继续进行对象内存的分配，若占比过高，新对象的可用空间太少。

新生代优化 并行回收

全停顿问题
JavaScript是单线程语言，运行在主线程上，进行垃圾回收时会阻塞JavaScript脚本的执行，需要等待垃圾回收完毕后再恢复脚本执行。

如果一次GC的时间过长，可能造成页面卡顿现象。

并行回收机制
垃圾回收器在主线程上执行的过程中，开启多个辅助线程，同时执行同样的回收工作。

老生代垃圾回收

使用scavenge方式存在的问题
1.存活对象较多,频繁复制存活对象效率将降低
2.浪费一半空间

主要采用标记-清除法，在内存分配不足时，采用标记-整理法

老年代垃圾回收期采用的算法
1. 首先使用标记-清除完成垃圾空间的回收；
2. 采用标记-整理进行空间优化；
3. 采用优化-增量标记与惰性清理进行效率优化；

标记-清除 与 标记-整理 算法

scavenge只复制活着的对象，而标记-清除只清除死了的对象。
活对象在新生代中只占较少部分，死对象在老生代中只占较少部分，这就是两种回收方式都能高效处理的原因。

缺点
内存碎片太多。如果出现需要分配一个大内存的情况，由于剩余的碎片空间不足以完成此次分配，就会提前触发垃圾回收，而这次回收是不必要的。

-> 标记-整理算法 标记完存活对象后，将存活对象向内存空间的一端移动，移动完成后，清除掉边界外的所有内存

优化-增量标记与惰性清理

增量标记

如果有很多对象，并且我们试图一次遍历并标记整个对象集，那么可能会花费一些时间，并在执行中会有一定的延迟。因此，引擎试图将垃圾回收分解为多个部分。然后，各个部分分别执行。

V8对老生代垃圾回收器进行了优化，从全停顿标记切换到增量标记。
将一次垃圾回收变成一小段一小段GC垃圾回收

如果采用非黑即白(存活和死亡)的标记策略，那在垃圾回收器执行了一段增量回收后，暂停后启用主线程去执行了应用程序中的一段 JavaScript 代码，随后当垃圾回收器再次被启动，这时候内存中黑白色都有，我们无法得知下一步走到哪里了

惰性清理

增量标记完成后，惰性清理就开始了。当增量标记完成后，假如当前的可用内存足以让我们快速的执行代码，其实我们是没必要立即清理内存的，可以将清理过程稍微延迟一下，让 JavaScript 脚本代码先执行，也无需一次性清理完所有非活动对象内存，可以按需逐一进行清理直到所有的非活动对象内存都清理完毕，后面再接着执行增量标记

三色标记法 暂停和恢复

三色标记法的 mark 操作可以渐进执行的而不需每次都扫描整个内存空间，可以很好的配合增量回收进行暂停恢复的一些操作，从而减少 全停顿 的时间

• 白色:未被标记的对象
• 灰色:自身被标记，该对象的引用对象未被标记
• 黑色:自身和该对象的引用对象(箭头指的对象)都被标记

从一组根对象开始，先将这组根对象标记为灰色并推入到标记工作表中，当回收器从标记工作表中弹出对象并访问它的引用对象时，将其自身由灰色转变成黑色，并将自身的下一个引用对象转为灰色

就这样一直往下走，直到没有可标记灰色的对象时，也就是无可达的对象了，那么剩下的所有白色对象都是无法到达的，即等待回收。

当前内存中有没有灰色节点来判断整个标记是否完成，如没有灰色节点，直接进入清理阶段，如还有灰色标记，恢复时直接从灰色的节点开始继续执行就可以

写屏障

一次完整的GC标记分块暂停后，执行任务程序，修改了对象的引用关系。

假设在第一次增量分段中全部将ABC标记为黑色，然后执行JavaScript脚本，将B->D，开始执行第二次增量分段。

新对象D是初始的白色，但是此时没有灰色对象了，也就是全部标记完成需要开始清理了，D将会在清理阶段被回收。这是不对的。
V8引入写屏障机制，一旦有黑色对象引用白色对象，该机制就将引用的白色对象变为灰色。

并发回收

• 并行回收会阻塞主线程
• 增量标记增加了总暂停时间、降低应用程序吞吐量

主线程在执行 JavaScript 的过程中，辅助线程能够在后台完成执行垃圾回收的操作

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