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垃圾回收机制

Ne0inhk

25 Dec 2024 — 9 min read

GC是什么？

GC即Garbage Collection，程序工作过程中会产生很多垃圾，这些垃圾是程序不用的内存或者是之前使用过，以后不在会使用的内存空间，而GC负责回收这些垃圾的。

JS中的垃圾回收机制

JS垃圾回收机制

JS具有自动回收机制，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。
JS有全局变量和局部变量。全局变量会一直保存在内存中，直到页面卸载才回收变量内存；局部变量声明在函数内部，会在函数执行结束后回收内存。
当使用闭包时，函数内部定义的局部变量会一直留在内存中，不会被使用。所以尽量避免使用闭包，以免造成内存泄漏。

垃圾回收方式

标记清除

当变量进行执行环境时，就标记这个变量进入环境，被标记为进入环境的变量是不能被回收的，因为他们正在被使用。当变量离开环境时，就会被标记为离开环境，被标记为离开环境的变量会被内存释放。
垃圾收集器在运行时会给存储在内存中的所有变量加上标记。然后，它会去掉环境中的变量和被环境中的变量引用的标记，剩下的变量将被视为需要删除的变量，垃圾收集器完成内存清除工作，销毁那些带有标记的值并回收他们所占用的内存。

标记清除法的优点：
实现简单

标记清除法的缺点：
在清除之后，剩余的对象内存位置是不变的，会导致内存空间不是连续的，出现了内存碎片。并且由于剩余空间内存不是一整块，它是由不同大小内存组成的内存列表，这就牵扯出了内存分配问题。

假设我们需要为新建的对象分配大小为N的空间，由于当前空闲的内存是间断的，不连续的，则需要对空闲内存列表进行一次单向的遍历，找出内存空间大于等于N的块，才能为其分配内存空间。

标记清除算法有两个明显的缺点：

内存碎片化。空间内存块是不连续的，容易出现很多空闲内存块，还可能出现分配所需内存过大的对象时找不到合适的块。
分配速度慢。每次分配内存都是一个O(n)的操作，分配效率慢。

引用计数

引用计数就是跟踪记录每个值被引用的次数，当声明了一个变量并将一个引用类型赋值给该变量时，则这个值的引用次数就是1；
如果同一个值又被赋值给另一个变量，那该值的引用次数加1；
相反，如果包含这个值引用的变量又取得另一个值，则这个值的引用次数就减1；
当这个引用次数变为0，说明这个变量就没有用了，在下次垃圾回收器下次运行时会回收内存。

引用计数会引起一个问题：循环引用。例如：

function fun(){
  let obj1 = {}
  let obj2 = {}
  obj1.a = obj2   // obj1引用obj2
  obj2.a = obj1   // obj2引用obj1
}

在上面的例子中，obj1和obj2相互引用，两个对象的引用次数都为2.当函数执行完后，两个对象离开作用域，但obj1和obj2的引用次数还是2，不会减为0，这样就不会被回收。

解决方式就是：手动释放内存。

obj1.a = null
obj2.a = null

减少垃圾回收

虽然浏览器可以进行自动垃圾回收，但当代码比较复杂时，垃圾回收的代价比较大，所以应该尽量减少垃圾回收。

对数组进行优化：在清空一个数组时，将其赋值为[]
对object进行优化：对象尽量复用，对于不再使用的对象，赋值为null
对函数进行优化：在循环中的函数表达式，如果可以复用，尽量放在函数外部

浏览器 V8引擎的垃圾回收机制

V8的垃圾回收机制是怎样的

V8采用了分布式垃圾回收机制，将内存分为新生代和老生代两个部分。

新生代算法

新生代中的对象一般存活时间较短，使用Scavenge GC算法。Csavenge GC算法具体实现中，主要采用了一种复制式的方法，即Cheneny算法。

在新生代空间中，Cheney算法将内存空间分为两部分，别分为From空间和To空间。在这两个空间中，必定有一个空间是使用的，另一个空间是空闲的。新分配的对象会被放入From空间中，当From空间被占满时，新生代GC就会启动了。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会销毁。当复制完成后From空间和To空间互换，GC结束。

有两种情况会使新生代中的对象移到老生代中：

当一个对象经过2次复制后依然存活，它将会被认为是生命周期较长的对象，随后会被移动到老生代中，采用老生代的垃圾回收策略进行管理。
如果复制一个对象到空闲区时，空闲区空间占用超过了25%，那么这个对象会被直接晋升到老生代空间中。设置25%的原因是当完成Scanvenge回收后，空闲区将翻转成使用区，继续进行对象内存的分配，若占比过大，将影响后续的内存分配。

老生代算法

老生代中的对象一般存活时间较长且占用空间大，因为老生代中的对象通常比较大，如果再用新生代赋值的方法就会非常耗时，从而导致回收执行效率不高。老生代使用了两个算法，分别是标记清除算法和标记压缩算法。

标记清除算法和浏览器回收机制的标记清除算法相同。

并行回收

全停顿：JS是单线程的，当进行垃圾回收时就会阻塞当前的JS脚本的执行，需等待垃圾回收完毕后再回复脚本执行，这种行为就是全停顿。如果某次GC时间过长，那么对用户来说就会造成页面卡顿的情况，所以有了并行回收。

而并行回收就是使用多个辅助线程，与主线程同时进行垃圾回收，加快回收速度。但是主线程还是要让出。

并发回收

并行回收依然可能阻塞主线程，而是用并发回收，辅助线程可以在后台完成执行垃圾回收的操作，主线程也可以自由执行不被挂起。

并发回收的缺点：在一边进行垃圾回收一边执行JS时，堆中的对象引用关系随时都会发生变化，辅助线程之前做的一些标记或者正在进行的标记就会发生改变，所以需要额外的锁来进行限制。

标记压缩算法
标记压缩算法可以有效解决标记清除法的缺点。在标记结束后，标记压缩算法会将活着的对象向内存的一端移动，最后清理掉边界的内存。

哪些行为会引起内存泄漏

意外的全局变量：在js中未对变量进行声明直接赋值的话，该变量会被当作全局变量。如果有大量的变量没有声明，会出现大量的全局变量，导致内存泄漏。
闭包：在使用闭包后，可以使我们访问到函数内部的变量和函数，当函数执行完毕后，这些变量会被保留在内存中，仍然可以使用，不会被回收。所以如果大量使用闭包，会导致内存泄漏。
引用了DOM元素，删除了DOM元素后，该引用还被保留在内存中没被删除
设置了setInterval定时器但忘记取消它：设置了 setInterval 定时器，而忘记取消它，如果在定时器中有循环函数有对外部变量的引用的话，那么这个变量会被一直保留在内存中，无法被回收。