垃圾回收机制

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相关问题

  • 什么是内存泄漏
  • 常见的垃圾回收算法
  • 如何排查内存泄漏

回答关键点

引用计数法 标记清除法 Mark-Compact(标记整理) Scavenger(清道夫)

GC(Garbage Collection,垃圾回收)是一种内存自动管理机制, 垃圾回收器(Garbage Collector)可以自动回收分配给程序的已经不再使用的内存。常见的 GC 算法有引用计数法和标记清除法等。V8(JavaScript 引擎,提供执行 JavaScript 的运行时环境)的垃圾回收器算法主要由 Mark-Compact 和 Scavenger 构成。

知识点深入

1. 内存泄漏

内存泄漏是指,应当被回收的对象没有被正常回收,变成常驻老生代的对象,导致内存占用越来越高。内存泄漏会导致应用程序速度变慢、高延时、崩溃等问题。

1.1 内存生命周期

  1. 分配:按需分配内存。
  2. 使用:读写已分配的内存。
  3. 释放:释放不再需要的内存。

1.2 内存泄漏常见原因

  • 创建全局变量,且没有手动回收。
  • 事件监听器 / 定时器 / 闭包等未正常清理。
  • 使用 JavaScript 对象来做缓存,且不设置过期策略和对象大小控制。
  • 队列拥塞所带来的消费不及时问题。

2. Reference Counting(引用计数)

Reference Counting 是常见的垃圾回收算法,其核心思路是:将资源(比如对象)的被引用次数保存起来,当被引用次数为零时释放。该方法的局限性:当出现循环引用时,互相引用的对象不会被回收。

3. V8 垃圾回收机制

V8 中有两个垃圾收集器。主要的 GC 使用 Mark-Compact 垃圾回收算法,从整个堆中收集垃圾。小型 GC 使用 Scavenger 垃圾回收算法,收集新生代垃圾。

两种不同的算法应对不同的场景:

  • 使用 Scavenger 算法主要处理存活周期短的对象中的可访问对象。
  • 使用 Mark-Compact 算法主要处理存活周期长的对象中的不可访问的对象。

因为新生代中存活的可访问对象占少数,老生代中的不可访问对象占少数,所以这两种回收算法配合使用十分高效。

3.1 分代垃圾收集

在 V8 中,所有的 JavaScript 对象都通过来分配。V8 将其管理的堆分成两代:新生代和老生代。其中新生代又可细分为两个子代(Nursery、Intermediate)。

即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。

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3.2 Mark-Compact 算法(Major GC)

Mark-Compact 算法可以看作是 Mark-Sweep(标记清除)算法和 Cheney 复制算法的结合。该算法主要分为三个阶段:标记、清除、整理。

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  1. 标记(Mark)

    标记是找所有可访问对象的过程。GC 会从一组已知的对象指针(称为根集,包括执行堆栈和全局对象等)中,进行递归标记可访问对象。

  2. 清除(Sweep)

    清除是将不可访问的对象留下的内存空间,添加到空闲链表(free list)的过程。未来为新对象分配内存时,可以从空闲链表中进行再分配。

  3. 整理(Compact)

    整理是将可访问对象,往内存一端移动的过程。主要解决标记清除阶段后,内存空间出现较多内存碎片时,可能导致无法分配大对象,而提前触发垃圾回收的问题。

3.3 Scavenger 算法(Minor GC)

V8 对新生代内存空间采用了 Scavenger 算法,该算法使用了 semi-space(半空间) 的设计:将堆一分为二,始终只使用一半的空间:From-Space 为使用空间,To-Space 为空闲空间。

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新生代在 From-Space 中分配对象;在垃圾回收阶段,检查并按需复制 From-Space 中的可访问对象到 To-Space 或老生代,并释放 From-Space 中的不可访问对象占用的内存空间;最后 From-Space 和 To-Space 角色互换。

参考资料

  1. Memory Management
  2. Trash talk: the Orinoco garbage collector
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