V8垃圾回收机制

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本文是深入浅出nodejs的部分学习笔记

V8内存限制

在node中javascript能使用的内存是有限制的，64位系统下约为1.4GB，32位系统下约为0.7GB

这个限制在node启动的时候可以通过传递--max-old-space-size 和 --max-new-space-size来调整，如：

node --max-old-space-size=1700 app.js //单位为MB
node --max-new-space-size=1024 app.js //单位为MB

上述参数在V8初始化时生效，一旦生效就不能再动态改变。

V8垃圾回收机制

V8的内存分代

在V8中主要将内存分为新生代和老生代。新生代中的对象为存活时间较短的对象，老生代中的对象为存活时间较长或常驻内存的对象。

V8堆的整体大小就是新生代所用内存加上老生代所有内存。前面提到的--max-old-space-size用来设置老生代内存空间的最大值，--max-new-space-size用来设置新生代内存空间的最大值。

Scavenge算法

新生代中的对象主要通过Scavenge算法进行垃圾回收。在Scavenge的具体实现中，主要采用Cheney算法。

Cheney算法是一种采用复制的方式实现的垃圾回收算法，它将堆内存一分为二，这两个空间中只有一个处于使用中，一个处于闲置状态。处于是使用状态的空间称为From空间，处于闲置的空间称为To空间。分配对象时，先是在From空间中进行分配，当开始垃圾回收时，会检查From空间中的存活对象，并将这些存活对象复制到To空间中，而非存活对象占用的空间被释放。完成复制后，From空间和To空间的角色互换。简而言之，垃圾回收过程中，就是通过将存活对象在两个空间中进行复制。

Scavenge算法的缺点是只能使用堆内存中的一半，但由于它只复制存活的对象，对于生命周期短的场景存活对象只占少部分，所以在时间效率上有着优异的表现。

以上所说的是在纯Scavenge算法中，但是在分代式垃圾回收的前提下，From空间中存活的对象在复制到To空间之前需要进行检查，在一定条件下，需要将存活周期较长的对象移动到老生代中，这个过程称为对象晋升。

对象晋升的条件有两个，一种是对象是否经历过Scacenge回收：

令一种情况是当To空间的使用应超过25%时，则这个对象直接晋升到老生代空间中。

Mark-Sweep 和 Mark-Compact

在老生代中的对象，由于存活对象占比较大，再采用Scavenge方式会有两个问题：一个是存活对象就较多，复制存活对象的效率将会降低；另一个依然是浪费一半空间的问题。为此，V8在老生代中主要采用Mark-Sweep和Mark-Compact相结合的方式进行垃圾回收。

Mark-Sweep是标记清除的意思，它分为标记和清楚两个阶段。与Scavenge相比，Mark-Sweep并不将内存空间划分为两半，所以不存在浪费一半空间的行为。与Scavenge复制活着的对象不同，Mark-Sweep在标记阶段遍历堆中的所有对象，并标记活着的对象，在随后的清理阶段中，只清除没有被标记的对象。可以看出，Scavenge只复制活着的对象，而Mark-Sweep只清理死亡对象。活对象在新生代中只占较小部分，死对象在老生代中只占较小部分，这就是两种回收方式能高效处理的原因。

Mark-Sweep在老生代空间中标记后的示意图：

Mark-Sweep最大的问题在于进行一次标记清楚后，内存会出现不连续的状态，这种会导致后续需要分配一个大对象的时候，无法完成分配，就会提前出发垃圾回收，而这次回收是不必要的。

为了解决Mark-Sweep的内存碎片问题，Mark-Compact被提出来，它是在Mark-Sweep的基础上演变而来的，差别在于对象在标记为死亡后，在整理的过程中，将活着的对象往一端移动，移动完成后，直接清理掉边界外的对象。

3种回收算法的简单比较：

回收算法	Mark-Sweep	Mark-Compact	Scavenge
速度	中等	最慢	最快
空间开销	少（有碎片）	少（无碎片）	双倍空间（无碎片）
是否移动对象	否	是	是

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