V8引擎的垃圾回收机制

垃圾回收是指在 JavaScript 运行时自动回收不再使用的内存空间的一种机制。JavaScript 具有自动垃圾回收机制，会定期对那些不再使用的变量、对象所占用的内存进行释放，原理就是找到不再使用的变量，然后释放掉其占用的内存。

一、垃圾回收的必要性

  • 内存泄漏：当程序中动态分配的堆内存由于某种原因未释放或无法释放时，就会引发内存泄漏。在JavaScript中，由于变量是自动分配的，如果不再需要的变量没有被正确地标记为可回收，就会导致内存泄漏。

  • 内存管理：传统的编程语言需要开发者手动管理内存的申请、使用和释放。而JavaScript则通过垃圾回收机制来自动管理内存，减轻了开发者的负担。

二、常见垃圾回收策略

  1. 引用计数法：

  • 原理：记录每个对象的引用数，当没有引用时，视为不需要并被回收。这种方法简单高效，但处理循环引用时有问题。

  • 限制：无法解决对象间的相互引用问题，即当两个对象互相引用，但不被其他活跃对象引用时，它们无法被正确回收。

  1. 标记清除法：

  • 原理：分为标记和清除两个阶段。先从根结点遍历活跃对象并打上标记，然后回收未标记的对象。能处理循环引用的对象。

  • 优点：能处理对象间的相互引用，防止内存泄漏。

  • 限制：可能导致内存碎片问题。为解决这个问题，可使用更先进的垃圾回收算法。同时，结合其他优化手段提高效率。

三、V8引擎的垃圾回收机制

V8引擎是Google开发的开源JavaScript引擎，广泛应用于Chrome浏览器和Node.js环境。它的垃圾回收机制主要基于标记清除法，并有很多优化和改进。以下是V8引擎垃圾回收的简单流程：

  1. 初始阶段：V8引擎启动后，会分配堆内存并初始化垃圾回收器。

  2. 标记清除：从全局变量开始，标记所有活跃对象。未标记的对象会被回收。

  3. 分代回收：V8将内存分为新生代和老生代。新生代区域垃圾回收频繁，使用Scavenge算法；老生代区域垃圾回收较少，但规模较大，采用标记清除法并结合其他优化手段。

  4. 处理内存碎片：通过压缩指针等技术减少内存碎片。

  5. 并发执行和性能优化：V8的垃圾回收机制并发执行，以减少对性能的影响，并持续改进和优化算法，提高效率。

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四、内存泄漏问题

内存泄漏指的是内存中已经不再使用的对象仍然被占用，不能被垃圾回收机制释放，从而导致内存空间的浪费。以下是一些常见的情况，可能会导致内存泄漏：

  1. 循环引用：当两个或多个对象相互引用时，它们的引用计数永远不会变成 0，导致内存泄漏。

  2. 全局变量：全局变量会一直存在于内存中，直到页面关闭，因此应该尽量避免使用全局变量。

  3. 未清理的定时器或回调函数：如果定时器或回调函数没有被清理，它们会一直存在于内存中，导致内存泄漏。

  4. 闭包：闭包会导致内存泄漏，因为闭包会保留对外部函数的引用，使得外部函数的变量无法被垃圾回收。

  5. DOM 引用：如果一个 DOM 元素被移除了，但是仍然被 JavaScript 引用着，那么这个 DOM 元素就无法被垃圾回收。

  6. 事件监听器：如果一个元素被添加了事件监听器，但是没有被正确地移除，那么这个元素就无法被垃圾回收。

  7. 内存泄漏的第三方库：一些第三方库可能会导致内存泄漏，因此应该尽量避免使用不可靠的第三方库。

五、总结

GC算法采用了分代式垃圾回收机制，V8将内存堆分为新生代和老生代，新生代中的对象一般存活时间较短，使用ScavengeGC算法，在新生代空间中内存空间被分为FROM空间和TO空间，两个空间中必定有一个是使用的一个是空闲的，新分配的对象会被放入from空间中，当from占满时，新生代GC就会启动，算法会检查from空间中存活的对象，并复制到to空间中，如果有失活的对象就销毁，当复制完成后将两个空间互换，这样GC就结束了，老生代算法，老生代对象一般存活时间较长且数量较多，使用了两个算法，标记清除算法和标记压缩算法，什么情况对象会从新生代到老生代？1.新生代的对象经历了一次ScavengeGC算法。2. to空间的对象占比大小超过25%，为了不影响内存分配，对象就会被移到老生代空间中，在这个阶段中会遍历所有对象，然后标记活的对象，标记完成后销毁所有没有被标记的对象，标记一次大型堆内存时，可能需要几百毫秒，2011采用了增量标记，2018采用了并发标记，清除对象后会造成堆内存出现碎片的情况，当碎片超过一定限制后会启动压缩算法。

拓展：weakMap weakSet 和 Map Set 有什么区别？

  1. Map 和 WeakMap:

    • Map：是一个键值对的集合，可以存储任何类型的键值对，并允许重复键的存在。它提供了 O(1) 时间复杂度的插入、删除和查找操作。

    • WeakMap：与 Map 类似，但有一个重要的区别：其键必须是弱引用的对象。当键对象在其他地方没有被引用时，它不会在 WeakMap 中占据任何内存空间。这意味着 WeakMap 中的条目不会阻止垃圾回收机制回收键对象。因此，WeakMap 主要用于存储与特定对象紧密相关的数据，而不阻止这些对象被垃圾回收。

  2. Set 和 WeakSet:

    • Set：是一个值的集合，不允许重复值的存在。它提供了 O(1) 时间复杂度的添加、删除和查找操作。Set 可以存储任何类型的值。

    • WeakSet：与 Set 类似，但它只允许存储弱引用的对象作为成员。与 WeakMap 类似，WeakSet 中的对象不会阻止垃圾回收机制回收它们。WeakSet 主要用于跟踪对象的所有权或表示对象的存在而不干扰其垃圾回收。

总结：Map 和 Set 是正常的集合数据结构，它们存储的数据可以独立存在，不会因为外部引用而阻止垃圾回收。而 WeakMap 和 WeakSet 则专注于与特定对象保持弱引用关系的数据存储，不会阻止这些对象的垃圾回收。这是它们之间的主要区别。