浏览器的垃圾回收机制

Posted 2023-04-01 wytraining

一：堆和栈

1. 数据的存储方式
栈内存：线性有序存储，容量小，系统分配效率高。（存放原始类型）
堆内存：首先要在堆内存新分配存储区域，之后又要把指针存储到栈内存中，效率相对就要低一些了。 （存放引用类型的值）

2. 为什么一定要分“堆”和“栈”两个存储空间呢？所有数据直接存放在“栈”中不就可以了吗？
不可以的。这是因为javascript 引擎需要用栈来维护程序执行期间上下文的状态，如果栈空间大了话，所有的数据都存放在栈空间里面，那么会影响到上下文切换的效率，进而又影响到整个程序的执行效率。

3. 垃圾回收器
因为数据是存储在栈和堆两种内存空间中的，所以浏览器的垃圾回收机制根据数据的存储方式分为 “栈垃圾回收” 和 “堆垃圾回收”。

二：栈垃圾回收

当一个函数执行结束之后，JS引擎通过向下移动ESP指针（记录调用栈当前执行状态的指针），来销毁该函数保存在栈中的执行上下文（变量环境、词法环境、this、outer），遵循先进后出的原则。

三：堆垃圾回收

当函数执行结束，栈空间处理完成了，但是堆空间的数据虽然没有被引用，但还是存储在堆空间中，需要垃圾回收器将堆空间中的垃圾数据回收。

简单介绍两个最常见的垃圾回收：标记清除算法 和 引用计数算法

1.标记清除（常用）

就像它的名字一样，此算法分为 标记 和 清除 两个阶段，标记阶段即为所有活动对象做上标记，清除阶段则把没有标记（也就是非活动对象）销毁

1. 垃圾收集器在运行时会给内存中的所有变量都加上一个标记
2. 然后从各个根对象开始遍历，把还在被上下文变量引用的变量标记去掉标记
3. 清理所有带有标牌机的变量，销毁并回收它们所占用的内存空间
4. 最后垃圾回收程序做一次内存清理

使用标记清除策略的最重要的优点在于简单，无非是标记和不标记的差异。通过标记清除之后，剩余的对象内存位置是不变的，也会导致空闲内存空间是不连续的，这就造成出现内存碎片的问题。内存碎片多了后，如果要存储一个新的需要占据较大内存空间的对象，就会造成影响。对于通过标记清除产生的内存碎片，还是需要通过标记整理策略进行解决。【缺点：内存碎片化、分配速度慢】

2.标记整理

标记整理：可以有效地解决标记清除的两个缺点。它的标记阶段和标记清除算法没有什么不同，只是标记结束后，标记整理算法会将活着的对象（即不需要清理的对象）向内存的一端移动，最后清理掉边界的内存。

3.引用计次

引用计次： 当对象被引用的次数为零时进行回收，但是循环引用时，两个对象都至少被引用了一次，因此导致内存泄漏（垃圾：一般来说没有被引用的对象就是垃圾，就是要被清除， 有个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。）

四：V8对于垃圾回收机制的优化

大多数浏览器都是基于标记清除算法，不同的只是在运行垃圾回收的频率具有差异。V8 对其进行了一些优化加工处理，那接下来我们主要就来看 V8 中对垃圾回收机制的优化。

1.分代式垃圾回收

V8 的垃圾回收策略主要基于分代式垃圾回收机制，V8 中将堆内存分为新生代和老生代两区域，采用不同的垃圾回收器也就是不同的策略管理垃圾回收。（V8 整个堆内存的大小就等于新生代加上老生代的内存）

• 新生代：新生代的对象为存活时间较短的对象，简单来说就是新产生的对象，通常只支持 1～8M 的容量
• 老生代：老生代的对象为存活事件较长或常驻内存的对象，简单来说就是经历过新生代垃圾回收后还存活下来的对象，容量通常比较大

2.新生代内存回收

对于新生代内存的回收，通常是通过 Scavenge 的算法进行垃圾回收，就是将新生代内存进行一分为二，正在被使用的内存空间称为使用区，而限制状态的内存空间称为空闲区。

1. 新加入的对象都会存放在使用区，当使用区快写满时就进行一次垃圾清理操作。
2. 在开始进行垃圾回收时，新生代回收器会对使用区内的对象进行标记
3. 标记完成后，需要对使用区内的活动对象拷贝到空闲区进行排序
4. 而后进入垃圾清理阶段，将非活动对象占用的内存空间进行清理
5. 最后对使用区和空闲区进行交换，使用区->空闲区，空闲区->使用区

对象晋升策略： 新生代中的变量如果经过回收之后依然一直存在，那么会放入到老生代内存中，只要是已经经历过一次Scavenge算法回收的，就可以晋升为老生代内存的对象。

3.老生代内存回收

相比于新生代，老生代的垃圾回收就比较容易理解了，上面我们说过，对于大多数占用空间大、存活时间长的对象会被分配到老生代里，因为老生代中的对象通常比较大，如果再如新生代一般分区然后复制来复制去就会非常耗时，从而导致回收执行效率不高，所以老生代垃圾回收器来管理其垃圾回收执行，它的整个流程就采用的就是上文所说的标记清除算法了

前面我们也提过，标记清除算法在清除后会产生大量不连续的内存碎片，过多的碎片会导致大对象无法分配到足够的连续内存，而 V8 中就采用了我们上文中说的标记整理算法来解决这一问题来优化空间

4.全停顿

现在你知道了 V8 是使用副垃圾回收器和主垃圾回收器处理垃圾回收的，不过由于 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。

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算法。如下图所示：

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。

「硬核JS」你真的了解垃圾回收机制吗
Javascript的垃圾回收机制知多少？

五：内存泄漏

对于持续运行的服务进程，必须及时释放内存，否则，内存占用越来越高，轻则影响系统性能，重则导致进程崩溃。

不再用到的内存，没有及时释放，就叫做内存泄漏。

垃圾回收机制

垃圾回收机制的原理是：垃圾收集器会按照固定的时间间隔周期性的地找出不再使用的变量，然后释放其占用的内存。

注：

1不再使用的变量一般是局部变量，也就是生命周期结束的变量，局部变量只在函数的执行过程中存在，当函数运行结束，没有其他引用，那么该变量会被标记回收。

2全局变量的生命周期知道浏览器卸载页面才会结束，也就是说全局变量不会被当成垃圾回收。