javaScript 内存管理机制

大家好，今天分享的主题为 JavaScript 内存管理机制，本次分享将从以下三部分进行讲述：

js 内存管理与 js 垃圾
常见的 GC 算法
V8 引擎的垃圾回收

js 内存管理与 js 垃圾

关于 JavaScript 内存管理机制，相信大家都有所了解。我们就简单看一下 js 内存管理与 js 垃圾。JavaScript 内存管理是由 JS 自动操作的，不需要人为进行参与，这些内存管理包含以下三项：

申请内存空间
使用内容空间
释放内容空间

而 js 垃圾是指对象不在引用时、对象不能从根上访问到时，都可以被称为 js 垃圾。其他部分包括引用和可达对象这些大家肯定很熟悉了，我们就不再多说。下面我们谈一谈 GC 算法。

GC 算法

GC 算法其实是为了找到内存中的垃圾，并释放和回收空间。这里所说的的垃圾，是指算法中认为程序中不再需要使用的对象，与程序中不能访问到的对象。

说回 GC 算法，这个是比较概念性的内容，我们简单归纳一下。GC 是一种自内存中查找垃圾释放空间、回收空间的一个垃圾回收器机制。算法则是工作时查找和回收所遵循的规则。常见 GC 算法有引用计数、标记清除、标记整理、分代回收。

引用计数

引用计数曾经主要用于 IE8 以下的浏览器，现在的浏览器已不再使用，因此只做简单介绍。引用计数的基本原理是记录跟踪每一个值被引用的次数，被引用则计数加一，被释放则减一，当数值为零时则代表该值所在内存已经不再使用，因此释放所占空间。引用计数的优点是引用次数实时监控，所以回收垃圾能够及时回收，从而最大限度减少程序暂停卡顿时间。但也是因为一直在运作，所以资源消耗和时间开销大，无法回收循环引用的对象。

标记清除

标记清除分为分为标记和清除两个阶段，其核心思想是遍历所有对象，找标记活动对象，即前面提到的可达对象，清除没有标记的对象，以及回收没有标记对象的空间。

上图是 global 的查找简易流程图。其中左侧 A、B、C、D、E 表示可查到的对象，右侧 a1、b1 表示循环引用对象。其中 a1 为引用计数，而因为引用计数一直在运作，无法回收循环引用的对象的缺点，可以反向找到正在循环引用的对象。

这也是标记清除的优点，可以解决对象循环的引用回收问题。但是标记清除的缺点是空间碎片化，无法及时回收垃圾对象。因为它需要先标记再清除，不能像引用计数一样对值进行实时监控，因此无法让空间最大化使用。通过下图可以简单看一下标记清除的空间碎片化特点。

标记整理

上面提到标记清除有空间碎片化的缺点，而标记整理优化了这个缺点。从名字也可以联想到，标记整理是标记清除的增强。标记整理在标记阶段的操作和标记清除一致，但是在清除阶段会先执行整理，再进行清除。这种方式能够有效减少碎片化空间。和标记清除一样，标记整理也不能实时回收垃圾对象。

我们通过下面三张图对标记整理进行一个简单直观的了解。

可以看到在进行垃圾回收前，活动空间和非活动空间是混杂的。而在确定进行回收后，标记整理会对空间进行归类整理，将活动空间和非活动空间统一整理到一起，形成下图的结果：

之后再进行标记清除就能够避免回收操作避免出现大量碎片化空间，让空间最大化应用。

看完了 GC 算法，以 V8 引擎为例我们具体来看一下 GC 算法在 JS 垃圾回收里的使用。

V8 引擎的垃圾回收

V8 是一款当下较为主流 JavaScript 执行引擎，采用即时编译，处理速度很快。V8 的内存是设限的，比如 64 位操作系统的上限是 1.4T，下限是 700M，32 位操作系统的上下限分别为 64M 和 32M。

V8 采用分代回收的垃圾回收策略，将内存分为新生代和旧生代两种，并对不同的对象采用不同的对应算法。

上图是 V8 的内存分配示意图，可以清除看到 V8 内存空间分为两部分。左边的 from 和 to 是新生代，占用的空间比较小（32M｜16M），这里的新生代指的是存活时间短的存储区。右边红色的部分则是存活时间较长的老生代存储区。

V8 常用的 GC 算法有以下 5 种：

分代回收
空间复制
标记清除
标记整理
标记增量

这其中新生代采用复制算法和标记整理进行垃圾回收，老生代使用标记清除、标记整理和增量标记进行垃圾回收。

V8 新生代对象回收实现

上图为 V8 新生代对象回收实现图，采用复制算法和标记整理结合的方式进行垃圾回收。新生代内存区的两个等大空间，From 代表使用空间用于存储活动对象，To 代表空闲空间。V8 的新生代对象回收是通过标记整理将对象完成整理后拷贝到 To，然后将 To 和 From 进行空间交换，并释放整理后的无用对象所占空间。需要注意的是，在将整理对象拷贝到 To 时可能会出现晋升。晋升指的是将新生代对象移动至老生代存储区。晋升通常有两个条件，其一是在进行一轮 GC 后还活着的新生代对象可以晋升，其二是 To 空间的使用率超过 25%。

V8 老生代对象回收实现

V8 老生代的回收过程采用标记清除、标记整理和标记增量结合的方式。一般在进行垃圾回收时会通过标记清除完成垃圾空间的回收，但是当新生代移动到老生代，而老生代内存不够时，则会通过标记整理进行空间优化，并使用增量标记进行效率优化。

标记增量其实是通过对标记操作进行标记的方法，让时间安排变得合理。这句话可能有些绕，简单说就是在垃圾回收时，让标记系统在标记时分出不同的时间段，分别进行标记和执行，让二者的操作间隔开，从而优化时间安排，这会让页面在体感上更为顺畅。