JavaScript 垃圾回收原理与 V8 分代回收

2. 清除阶段

引擎会扫描整个堆内存。

对于每一个对象：

• 如果有'标记' → 保留
• 如果没有标记 → 释放内存

因此 D 将会被回收。

我们知道 JS 是单线程的，那么在垃圾回收的时候，主线程暂停，会执行这个垃圾回收，那么如果频繁进入垃圾回收就会造成页面卡顿。

V8 的分代回收机制

在早期垃圾回收模型中，所有对象都被一视同仁地扫描和回收。但在实际运行中，V8 发现了一个非常重要的现象：

绝大多数对象的生命周期都非常短。

例如：

function render() {
  let temp = { x: 1, y: 2 }
  return temp.x
}

在这个函数中，temp 只在函数执行期间存在。函数执行结束后，它就不再被引用，很快就会成为垃圾对象。

但与此同时，也存在一些对象会贯穿整个应用生命周期：

const config = { ... }

这些对象几乎不会被销毁。

如果所有对象都使用同一种回收策略：

• 要么频繁扫描整个堆（性能浪费）
• 要么回收不及时（内存膨胀）

因此，V8 采用了 分代垃圾回收机制（Generational GC）。

思想介绍

分代回收机制，将内存分成了两类：

• 新生代（Young Generation）
• 老生代（Old Generation）

核心思想就是新创建的对象大概率会很快死亡；存活较久的对象，大概率会继续存活。

新生代

首先，新创建的对象都先放在新生代，这个空间会比较小，大小通常比较小就几 MB，并且这个空间回收频率快，回收速度高。

整个新生代又分成两个空间：

• From Space
• To Space

具体新生代使用的是 复制算法（Copying Collection），也称为 Scavenge 算法。

算法流程：

From Space: [A][B][C][D]
To Space: [空]

其中：

• A、C 还被引用
• B、D 已经不可达

当垃圾回收执行时：

1️⃣ 停止 JS 执行

2️⃣ 从 Root 出发标记存活对象（这里与标记清除有区别，这里是标记复制，但是标记的流程是一样的）

3️⃣ 把'活着的对象'复制到 To Space

变成如下形式：

To Space: [A][C]

4️⃣ 清空整个 From Space

5️⃣ 交换两个空间角色

然后等待下一次执行。

老生代

那么什么时候对象会进入老生代呢？

进入老生代的条件是：

• 在新生代经历多次垃圾回收仍然存活
• 对象太大

老生代的特点就是：

• 存放生命周期较长的对象
• 空间更大
• 回收频率更低
• 回收成本更高

我们已经知道新生代的算法是复制算法，但是老生代使用的算法是：

• Mark-Sweep（标记清除）
• Mark-Compact（标记整理）

标记清除我们已经介绍过了，那么这里我们介绍标记整理。

在清除后，整个内存空间会存在很多空隙碎片，那么就需要进行整理：

[A][ ][B][ ][ ][C] |转换成下面的形式 [A][B][C][ ][ ][ ]

对象会被'挪动'到连续空间。

整个过程

我们可以看下面这个流程：

Root ↓ 新对象 → 新生代（复制算法） ↓（存活多次）晋升 ↓ 老生代（标记清除 + 标记整理）

以上是整个分代回收基本流程。

内存泄漏是什么

内存泄漏就是该回收的对象一直被引用，导致无法回收。

具体有：

1️⃣ 意外的全局变量

function test() {
  a = 10 // 忘记 var / let
}

2️⃣ 定时器未清除

setInterval(() => {}, 1000)

3️⃣ 闭包持有大对象

function bibao() {
  let data = ...
  return function() {
    console.log(data)
  }
}
const test = bibao()
// 当 test 不再被需要，仍然保持着对 data 引用，导致内存泄漏

如何减少或避免内存泄漏

为了避免内存问题，我们就需要针对上面可能出现的问题进行针对性解决。

比如：

• 少创建全局变量
• 用完及时清除引用
• 清除定时器
• 避免不必要的闭包
• 避免缓存巨大对象

总结

JavaScript 在 V8 中采用基于可达性的分代垃圾回收机制，通过复制算法优化短生命周期对象，通过标记清除与整理管理长生命周期对象。

此外，还可以了解写屏障和记忆集解决跨代引用问题。