JavaScript垃圾回收机制

垃圾数据

被使用之后，可能就不再需要的数据称为垃圾数据，需要对这些垃圾数据进行回收，以释放有限的内存空间**

垃圾回收策略

垃圾数据回收分为手动回收和自动回收两种策略

手动回收

C/C++ 就是使用手动回收策略，何时分配内存、何时销毁内存都是由代码控制的（malloc、free函数），要使用堆中的一块空间，需要先调用 mallco 函数分配内存，然后再使用，当数据已经不再需要了，没有主动调用 free 函数来销毁，容易内存泄漏

自动回收

自动垃圾回收的策略，如 JavaScript、Java、Python 等语言，产生的垃圾数据是由垃圾回收器来释放的

执行到函数时，JavaScript 引擎会创建函数的执行上下文****，并压入栈中。与此同时，还有一个记录当前执行状态的指针（称为 ESP），指向调用栈中正在执行的函数的执行上下文。函数执行完进入下一个函数，JavaScript 会通过将ESP下移到下一个函数的执行上下文，可以销毁上一个函数的执行上下文

调用栈中的数据回收

当一个函数执行结束之后，JavaScript 引擎会通过向下移动ESP来销毁该函数保存在栈中的执行上下文

堆中的数据回收

函数执行结束之后，ESP 应该是指向全局执行上下文的，函数的执行上下文就处于无效状态，不过保存在堆中的对象依然占用着空间，要回收堆中的垃圾数据，就需要用到 JavaScript 中的垃圾回收器了

代际假说和分代收集

后续垃圾回收的策略都是建立在代际假说的基础之上的，有两个特点：

第一个是大部分对象在内存中存在的时间很短，简单来说，就是很多对象一经分配内存，很快就变得不可访问；

第二个是不死的对象，会活得更久。

V8 是如何实现垃圾回收?

在 V8 中会把堆分为新生代和老生代两个区域

l 新生代中存放的是生存时间短的对象，老生代中存放的生存时间久的对象。

l 新生区通常只支持 1～8M 的容量，而老生区支持的容量就大很多了。

l 多数小的对象都会被分配到新生区；除了新生区中晋升的对象，一些大的对象会直接被分配到老生区。

l 新生区和老生区标记过程是同一个过程，之后新生代把存活的数据移动到空闲区，老生代把死去的对象加到空闲列表中

l 对于这两块区域，V8 分别使用两个不同的垃圾回收器，以便更高效地实施垃圾回收

副垃圾回收器，主要负责新生代的垃圾回收。主垃圾回收器，主要负责老生代的垃圾回收。不论什么类型的垃圾回收器，它们都有一套共同的执行流程

垃圾回收器的工作流程

第一步是标记空间中活动对象和非活动对象。所谓活动对象就是还在使用的对象，非活动对象就是可以进行垃圾回收的对象。

第二步是回收非活动对象所占据的内存。其实就是在所有的标记完成之后，统一清理内存中所有被标记为可回收的对象。

第三步是做内存整理。一般来说，频繁回收对象后，内存中就会存在大量不连续空间，称为内存碎片。如果需要分配较大连续内存的时候，就可能内存不足。内存碎片的整理是可选的，因为有的垃圾回收器不会产生内存碎片（副垃圾回收器）

副垃圾回收器

负责新生区的垃圾回收，新生代中用Scavenge 算法来处理。

Scavenge 算法，是把新生代空间对半划分为两个区域，一半是对象区域，一半是空闲区域。

新加入的对象都会存放到对象区域，当对象区域快被写满时，就需要执行一次垃圾清理操作。

在垃圾回收过程中，首先要对对象区域中的垃圾做标记；标记完成之后，就进入垃圾清理阶段，副垃圾回收器会把这些存活的对象复制到空闲区域中，并有序地排列起来，相当于内存整理操作，复制后空闲区域就没有内存碎片了。

完成复制后，对象区域与空闲区域进行角色翻转，也就是原来的对象区域变成空闲区域，原来的空闲区域变成了对象区域，是使得新生代中的这两块区域无限重复使用下去。

因此，新生区中垃圾回收还是比较频繁，复制操作需要时间成本，如果新生区空间太大，那么每次清理的时间就会过久，所以为了执行效率，一般新生区的空间会被设置得比较小。但也因此很容易被存活的对象装满整个区域。为了解决这个问题，JavaScript 引擎采用了对象晋升策略，也就是经过两次垃圾回收依然还存活的对象，会被移动到老生区中。

主垃圾回收器

负责老生区中的垃圾回收，老生区中的对象有两个特点，一个是对象占用空间大，另一个是对象存活时间长（晋升对象），因此不适合用 Scavenge 算法（时间和空间成本）

主垃圾回收器是采用标记 - 清除（Mark-Sweep）的算法进行垃圾回收的

标记

从一组根元素开始，递归遍历这组根元素，在这个遍历过程中，能到达的元素称为活动对象，没有到达的元素就可以判断为垃圾数据。也就是遍历调用栈，能否找到引用某个地址的变量，不能时说明该地址存放的是垃圾数据。

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清除

它和副垃圾回收器的垃圾清除过程完全不同，这个是直接对可回收对象进行清理的过程。

对一块内存多次执行标记 - 清除算法后，会产生大量不连续的内存碎片，于是又产生了另外一种算法——标记 - 整理。

标记过程不变，但后续步骤不是直接对可回收对象进行清理，而是让所有存活的对象都向一端移动，然后直接清理掉端边界以外的内存

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因此，主垃圾回收器执行一次完整的垃圾回收流程为标记-清理-整理。

全停顿

从上面了解了，V8 是使用副垃圾回收器和主垃圾回收器处理垃圾回收的，不过由于JavaScript 是运行在主线程之上的，一旦执行垃圾回收算法，都需要将正在执行的JavaScript 脚本暂停下来，待****垃圾回收完毕后再恢复脚本执行，这种行为叫做全停顿（Stop-The-World）

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在 V8 新生代的垃圾回收中，因其空间较小，且存活对象较少，所以全停顿的影响不大****，但老生代就不一样，执行动画时，会因为老生代的垃圾回收而造成的卡顿

因此，V8 将标记过程分为一个个的子标记过程，同时让垃圾回收标记和 JavaScript 应用逻辑交替进行，直到标记阶段完成，我们把这个算法称为增量标记算法。

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这样就可以把一个完整的垃圾回收任务拆分为很多小的任务，穿插在其他的 JavaScript 任务中间执行，避免用户因为垃圾回收任务而感受到页面的卡顿。