讲一下 JS 的垃圾回收机制

[Hongbusi]

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[lyx-jay]

有些数据被使用后，可能就不再需要了，我们把这种数据称为垃圾数据。要对这些垃圾数据进行回收，以释放有限的内存空间。

调用栈中的数据是如何回收的？

在函数调用栈中，有一个记录当前执行状态的指针（称为ESP），指向当前正在执行的函数fn。当该函数fn执行完毕，那么ESP指针就会下移到全局执行上下文（假设只有一个函数调用）。这个下移操作就是销毁fn函数执行上下文的过程。

销毁的过程：fn所占的内存现在成为了一块无效内存。当另一个函数再次执行的时候，这块内容会被直接覆盖掉。

堆中的数据如何回收的？

要回收堆中的数据，就需要用到 JavaScript 中的垃圾回收器了

代际假说和分代收集

代际假说是一个很重要的内容，后续垃圾回收的策略都是建立在该假说的基础之上的：

1. 大部分对象在内存中存在的时间很短，简单来说，就是很多对象一经分配内存，很快就变得不可访问
2. 不死的对象，会活的更久

没有一种垃圾回收算法可以胜任所有场景。

在V8当中把堆分为新生代和老生代两个区域，新生代中存放的是生存时间短的对象，老生代中存放的是生存时间长的对象。

新生代通常只支持1~8M的容量。对于这两块区域，V8分别使用两个不同的垃圾回收器：

• 副垃圾回收器，主要负责新生代的垃圾回收
• 主垃圾回收器，主要负责老生代的垃圾回收

垃圾回收器的工作流程

第一步是标记空间中的活动对象和非活动对象。活动对象就是还在使用的对象，非活动对象就是可以进行垃圾回收的对象。

第二步是回收非活动对象所占据的内存。其实就是在所有的标记完成之后，统一清理内存中所有被标记为可回收的对象。

第三步是做内存整理。一般来说，频繁回收对象后，内存中就会存在大量不连续的空间，我们把这些不连续的内存空间称为内存碎片。当内存中出现了大量的内存碎片之后，如果需要分配较大连续内存的时候，就有可能出现内存不足的情况。

副垃圾回收器

副垃圾回收器主要负责新生区的垃圾回收。新生区的垃圾回收还是比较频繁的。

新生区中采用 Scavenge 算法。Scavenge 算法把新生代空间对半划分，一半是对象区域，一半是空闲区域。

新加入的对象都会存放到对象区域，当对象区域快被写满时，就需要执行一次垃圾清理操作。

在垃圾回收过程中，首先要对对象区域中的垃圾做标记；

标记完成后，就进入垃圾清理阶段，副垃圾回收器会把这些存活的对象复制到空闲区域中，同时会对这些对象做排序。

完成复制后，对象区域与空闲区域进行翻转。

由于新生代中采用的 Scavenge 算法，所以每次执行清理操作时，都需要将存活的对象从对象区域复制到空闲区域。但复制操作需要时间成本，如果新生区空间设置得太大了，那么每次清理的时间就会过久，所以为了执行效率，一般新生区的空间会被设置得比较小。

也正是因为新生区的空间不大，所以很容易被存活的对象装满整个区域。为了解决这个问题，JavaScript 引擎采用了对象晋升策略，也就是经过两次垃圾回收依然还存活的对象，会被移动到老生区中。

主垃圾回收器

主垃圾回收器主要负责老生区中的垃圾回收。除了新生区中晋升的对象，一些大的对象会直接被分配到老生区。因此老生区中的对象有两个特点，一个是对象占用空间大，另一个是对象存活时间长。

主垃圾回收器是采用标记-清除（Mark-Sweep）的算法进行垃圾回收

首先是标记过程。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，没有到达的元素就判断为垃圾数据。

接下来是垃圾的清除过程。

标记-清除算法会产生大量不连续的内存碎片，所以又产生了一种算法-标记-整理 （Mark-Compact）

该算法是将所有存活的对象都向一端移动，然后直接清理掉端边界以外的内存。

全停顿

JavaScript 是运行在主线程之上的，一旦执行垃圾回收算法，都需要将正在执行的 JavaScript 脚本暂停下来，待垃圾回收完毕后再恢复脚本执行。我们把这种行为叫做全停顿（Stop-The-World）。

在V8新生代的垃圾回收中，因其空间小，且活动对象较少，所以全停顿的影响不大。

但是，老生代就不一样了。老生代的垃圾回收会造成卡顿。

为了降低老生代的垃圾回收而造成的卡顿，V8 将标记过程分为一个个的子标记过程，同时让垃圾回收标记和 JavaScript 应用逻辑交替进行，直到标记阶段完成，我们把这个算法称为增量标记（Incremental Marking）算法。

使用增量标记算法，可以把一个完整的垃圾回收任务拆分为很多小的任务，这些小的任务执行时间比较短，可以穿插在其他的 JavaScript 任务中间执行，这样当执行上述动画效果时，就不会让用户因为垃圾回收任务而感受到页面的卡顿了。

这是我之前学习浏览器课程时做的笔记，希望对有需要的人有所帮助！