简述JavaScript的垃圾回收机制

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不管是高级语言,还是低级语言。内存的管理都是:

  1. 分配内存
  2. 使用内存(读或写)
  3. 释放内存

前两步,大家都没有太大异议。关键是释放内存这一步,各种语言都有自己的垃圾回收(garbage collection, 简称GC)机制。做GC的第一步是判断堆中存的是数据还是指针,是指针的话,说明它被指向活跃的对象。有3种判断方法:

  1. Conservative:如果存储格式是地址,就认为是。C/C++有用到这种算法。
  2. Compiler hints:对于静态语言,比如Java,编译器是知道它是不是指针的,所以可以用这种。
  3. Tagged pointers:JavaScript用的是这种,在字末位进行标识,1为指针。

对于JavaScript而言,最初的垃圾回收机制,是基于引用计次来做的。后来升级为标记清除。

引用计次

当对象被引用次数为0时,就被回收。潜在的一个问题是:循环引用时,两个对象都至少被引用了一次,将不能自动被回收。所以导致,我们常讲的内存泄露。

// 引用计次
var a = {t: 1}; // 对象 `{t: 1}` (以下简称obj)被引用一次
var b = a; // obj 被引用两次
a = null; // obj 现在为1次
b = null; // obj 现在为0次,可回收

// 循环引用
function fn() {
    var a = {};
    var b = {};
    a.b = b;
    b.a = a;
}

fn();

标记清除

这是当前主流的GC算法,V8里面就是用这种。当对象,无法从根对象沿着引用遍历到,即不可达(unreachable),进行清除。对于上面的例子,fn() 里面的 ab 在函数执行完毕后,就不能通过外面的上下文进行访问了,所以就可以清除了。

下面,我们简述下V8的GC机制:

V8的GC机制

在大部分的应用场景:一个新创建的对象,生命周期通常很短。所以,V8里面,GC处理分为两大类:新生代和老生代。

新生代的堆空间为1M~8M,而且被平分成两份(to-space和from-space),通常一个新创建的对象,内存被分配在新生代。当to-space满的时候,to-space和form-space交换位置(此时,to空,from满),并执行GC.如果一个对象被断定为,未被引用,就清除;有被引用,逃逸次数+1(如果此时逃逸次数为2,就移入老生代,否则移入to-space)。

老生代的堆空间大,GC不适合像新生代那样,用平分成两个space这种空间换时间的方式。老生代的垃圾回收,分两个阶段:标记、清理(有Sweeping和Compacting这两种方式)。

标记,采用3色标记:黑、白、灰。步骤如下:

  1. GC开始,所以对象标记为白色。
  2. 根对象标记为黑色,并开始遍历其子节点(引用的对象)。
  3. 当前被遍历的节点,标记为灰色,被放入一个叫 marking bitmap 的栈。在栈中,把当前被遍历的节点,标记为黑色,并出栈,同时,把它的子节点(如果有的话)标记为灰色,并压入栈。(大对象比较特殊,这里不展开)
  4. 当所有对象被遍历完后,就只剩下黑和白。通过Sweeping或Compacting的方式,清理掉白色,完成GC。

小补充:JavaScript的根对象

GC的时候,从根对象开始遍历。在浏览器,根对象是 window;在 Node.js 中,是 global(或称为root).

root.png

Node.js中,每个文件被当做一个模块,所以,当你用 var/let/const 在文件的全局,声明变量的时候,作用域是当前文件(模块)。因此,图中 root.aundefined.

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