摘要：一前言的垃圾回收機(jī)制使用垃圾回收機(jī)制來(lái)自動(dòng)管理內(nèi)存。垃圾回收器只會(huì)針對(duì)新生代內(nèi)存區(qū)老生代指針區(qū)以及老生代數(shù)據(jù)區(qū)進(jìn)行垃圾回收。分別對(duì)新生代和老生代使用不同的垃圾回收算法來(lái)提升垃圾回收的效率。

V8 實(shí)現(xiàn)了準(zhǔn)確式 GC，GC 算法采用了分代式垃圾回收機(jī)制。因此，V8 將內(nèi)存（堆）分為新生代和老生代兩部分。

V8的垃圾回收機(jī)制：JavaScript使用垃圾回收機(jī)制來(lái)自動(dòng)管理內(nèi)存。垃圾回收是一把雙刃劍，其好處是可以大幅簡(jiǎn)化程序的內(nèi)存管理代碼，降低程序員的負(fù)擔(dān)，減少因 長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)轉(zhuǎn)而帶來(lái)的內(nèi)存泄露問(wèn)題。

但使用了垃圾回收即意味著程序員將無(wú)法掌控內(nèi)存。ECMAScript沒(méi)有暴露任何垃圾回收器的接口。我們無(wú)法強(qiáng)迫其進(jìn) 行垃圾回收，更無(wú)法干預(yù)內(nèi)存管理

內(nèi)存管理問(wèn)題：在瀏覽器中，Chrome V8引擎實(shí)例的生命周期不會(huì)很長(zhǎng)（誰(shuí)沒(méi)事一個(gè)頁(yè)面開(kāi)著幾天幾個(gè)月不關(guān)），而且運(yùn)行在用戶的機(jī)器上。如果不幸發(fā)生內(nèi)存泄露等問(wèn)題，僅僅會(huì) 影響到一個(gè)終端用戶。且無(wú)論這個(gè)V8實(shí)例占用了多少內(nèi)存，最終在關(guān)閉頁(yè)面時(shí)內(nèi)存都會(huì)被釋放，幾乎沒(méi)有太多管理的必要（當(dāng)然并不代表一些大型Web應(yīng)用不需 要管理內(nèi)存）。但如果使用Node作為服務(wù)器，就需要關(guān)注內(nèi)存問(wèn)題了，一旦內(nèi)存發(fā)生泄漏，久而久之整個(gè)服務(wù)將會(huì)癱瘓（服務(wù)器不會(huì)頻繁的重啟）。

二、chrome內(nèi)存限制

Chrome限制了所能使用的內(nèi)存極限（64位為1.4GB，32位為1.0GB），這也就意味著將無(wú)法直接操作一些大內(nèi)存對(duì)象。

Chrome之所以限制了內(nèi)存的大小，表面上的原因是V8最初是作為瀏覽器的JavaScript引擎而設(shè)計(jì)，不太可能遇到大量?jī)?nèi)存的場(chǎng)景，而深層次的原因 則是由于V8的垃圾回收機(jī)制的限制。由于V8需要保證JavaScript應(yīng)用邏輯與垃圾回收器所看到的不一樣，V8在執(zhí)行垃圾回收時(shí)會(huì)阻塞 JavaScript應(yīng)用邏輯，直到垃圾回收結(jié)束再重新執(zhí)行JavaScript應(yīng)用邏輯，這種行為被稱為“全停頓”（stop-the-world）。 若V8的堆內(nèi)存為1.5GB，V8做一次小的垃圾回收需要50ms以上，做一次非增量式的垃圾回收甚至要1秒以上。這樣瀏覽器將在1s內(nèi)失去對(duì)用戶的響 應(yīng)，造成假死現(xiàn)象。如果有動(dòng)畫效果的話，動(dòng)畫的展現(xiàn)也將顯著受到影響

V8的堆其實(shí)并不只是由老生代和新生代兩部分構(gòu)成，可以將堆分為幾個(gè)不同的區(qū)域：

1、新生代內(nèi)存區(qū)：大多數(shù)的對(duì)象被分配在這里，這個(gè)區(qū)域很小但是垃圾回特別頻繁；

2、老生代指針區(qū)：屬于老生代，這里包含了大多數(shù)可能存在指向其他對(duì)象的指針的對(duì)象，大多數(shù)從新生代晉升的對(duì)象會(huì)被移動(dòng)到這里；

3、老生代數(shù)據(jù)區(qū)：屬于老生代，這里只保存原始數(shù)據(jù)對(duì)象，這些對(duì)象沒(méi)有指向其他對(duì)象的指針；

4、大對(duì)象區(qū)：這里存放體積超越其他區(qū)大小的對(duì)象，每個(gè)對(duì)象有自己的內(nèi)存，垃圾回收其不會(huì)移動(dòng)大對(duì)象；

5、代碼區(qū)：代碼對(duì)象，也就是包含JIT之后指令的對(duì)象，會(huì)被分配在這里。唯一擁有執(zhí)行權(quán)限的內(nèi)存區(qū)；

6、Cell區(qū)、屬性Cell區(qū)、Map區(qū)：存放Cell、屬性Cell和Map，每個(gè)區(qū)域都是存放相同大小的元素，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單。

每個(gè)區(qū)域都是由一組內(nèi)存頁(yè)構(gòu)成，內(nèi)存頁(yè)是V8申請(qǐng)內(nèi)存的最小單位，除了大對(duì)象區(qū)的內(nèi)存頁(yè)較大以外，其他區(qū)的內(nèi)存頁(yè)都是1MB大小，而且按照1MB對(duì) 齊。內(nèi)存頁(yè)除了存儲(chǔ)的對(duì)象，還有一個(gè)包含元數(shù)據(jù)和標(biāo)識(shí)信息的頁(yè)頭，以及一個(gè)用于標(biāo)記哪些對(duì)象是活躍對(duì)象的位圖區(qū)。另外每個(gè)內(nèi)存頁(yè)還有一個(gè)多帶帶分配在另外內(nèi) 存區(qū)的槽緩沖區(qū)，里面放著一組對(duì)象，這些對(duì)象可能指向其他存儲(chǔ)在該頁(yè)的對(duì)象。垃圾回收器只會(huì)針對(duì)新生代內(nèi)存區(qū)、老生代指針區(qū)以及老生代數(shù)據(jù)區(qū)進(jìn)行垃圾回收。

如何確定哪些內(nèi)存需要回收，哪些內(nèi)存不需要回收，這是垃圾回收期需要解決的最基本問(wèn)題。我們可以這樣假定，一個(gè)對(duì)象為活對(duì)象當(dāng)且僅當(dāng)它被一個(gè)根對(duì)象 或另一個(gè)活對(duì)象指向。根對(duì)象永遠(yuǎn)是活對(duì)象，它是被瀏覽器或V8所引用的對(duì)象。被局部變量所指向的對(duì)象也屬于根對(duì)象，因?yàn)樗鼈兯诘淖饔糜驅(qū)ο蟊灰暈楦鶎?duì) 象。全局對(duì)象（Node中為global，瀏覽器中為window）自然是根對(duì)象。瀏覽器中的DOM元素也屬于根對(duì)象。

垃圾回收器需要面臨一個(gè)問(wèn)題，它需要判斷哪些是數(shù)據(jù)，哪些是指針。由于很多垃圾回收算法會(huì)將對(duì)象在內(nèi)存中移動(dòng)（緊湊，減少內(nèi)存碎片），所以經(jīng)常需要進(jìn)行指針的改寫：

目前主要有三種方法來(lái)識(shí)別指針：

保守法：將所有堆上對(duì)齊的字都認(rèn)為是指針，那么有些數(shù)據(jù)就會(huì)被誤認(rèn)為是指針。于是某些實(shí)際是數(shù)字的假指針，會(huì)背誤認(rèn)為指向活躍對(duì)象，導(dǎo)致內(nèi)存泄露（假指針指向的對(duì)象可能是死對(duì)象，但依舊有指針指向——這個(gè)假指針指向它）同時(shí)我們不能移動(dòng)任何內(nèi)存區(qū)域。

編譯器提示法：如果是靜態(tài)語(yǔ)言，編譯器能夠告訴我們每個(gè)類當(dāng)中指針的具體位置，而一旦我們知道對(duì)象時(shí)哪個(gè)類實(shí)例化得到的，就能知道對(duì)象中所有指針。這是JVM實(shí)現(xiàn)垃圾回收的方式，但這種方式并不適合JS這樣的動(dòng)態(tài)語(yǔ)言

標(biāo)記指針?lè)ǎ哼@種方法需要在每個(gè)字末位預(yù)留一位來(lái)標(biāo)記這個(gè)字段是指針還是數(shù)據(jù)。這種方法需要編譯器支持，但實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單，而且性能不錯(cuò)。V8采用的是這種方式。V8將所有數(shù)據(jù)以32bit字寬來(lái)存儲(chǔ)，其中最低一位保持為0，而指針的最低兩位為01

自動(dòng)垃圾回收算法的演變過(guò)程中出現(xiàn)了很多算法，但是由于不同對(duì)象的生存周期不同，沒(méi)有一種算法適用于所有的情況。所以V8采用了一種分代回收的策 略，將內(nèi)存分為兩個(gè)生代：新生代和老生代。

新生代的對(duì)象為存活時(shí)間較短的對(duì)象，老生代中的對(duì)象為存活時(shí)間較長(zhǎng)或常駐內(nèi)存的對(duì)象。分別對(duì)新生代和老生代使用 不同的垃圾回收算法來(lái)提升垃圾回收的效率。對(duì)象起初都會(huì)被分配到新生代，當(dāng)新生代中的對(duì)象滿足某些條件（后面會(huì)有介紹）時(shí)，會(huì)被移動(dòng)到老生代（晉升）。

新生代中的對(duì)象一般存活時(shí)間較短，使用 Scavenge GC 算法。在Scavenge的具體實(shí)現(xiàn)中，主要是采用一種復(fù)制的方式的方法--cheney算法。

在新生代空間中，內(nèi)存空間分為兩部分，分別為 From 空間和 To 空間。在這兩個(gè)空間中，必定有一個(gè)空間是使用的，另一個(gè)空間是空閑的。新分配的對(duì)象會(huì)被放入 From 空間中，當(dāng) From 空間被占滿時(shí)，新生代 GC 就會(huì)啟動(dòng)了。算法會(huì)檢查 From 空間中存活的對(duì)象并復(fù)制到 To 空間中，如果有失活的對(duì)象就會(huì)銷毀。當(dāng)復(fù)制完成后將 From 空間和 To 空間互換，這樣 GC 就結(jié)束了。

老生代中的對(duì)象一般存活時(shí)間較長(zhǎng)且數(shù)量也多，使用了兩個(gè)算法，分別是標(biāo)記清除算法和標(biāo)記壓縮算法。

在講算法前，先來(lái)說(shuō)下什么情況下對(duì)象會(huì)出現(xiàn)在老生代空間中：

1、新生代中的對(duì)象是否已經(jīng)經(jīng)歷過(guò)一次 Scavenge 算法，如果經(jīng)歷過(guò)的話，會(huì)將對(duì)象從新生代空間移到老生代空間中。

2、To 空間的對(duì)象占比大小超過(guò) 25 %。在這種情況下，為了不影響到內(nèi)存分配，會(huì)將對(duì)象從新生代空間移到老生代空間中。

老生代中的空間很復(fù)雜，有如下幾個(gè)空間：

enum AllocationSpace {
  // TODO(v8:7464): Actually map this space"s memory as read-only.
  RO_SPACE,    // 不變的對(duì)象空間
  NEW_SPACE,   // 新生代用于 GC 復(fù)制算法的空間
  OLD_SPACE,   // 老生代常駐對(duì)象空間
  CODE_SPACE,  // 老生代代碼對(duì)象空間
  MAP_SPACE,   // 老生代 map 對(duì)象
  LO_SPACE,    // 老生代大空間對(duì)象
  NEW_LO_SPACE,  // 新生代大空間對(duì)象

  FIRST_SPACE = RO_SPACE,
  LAST_SPACE = NEW_LO_SPACE,
  FIRST_GROWABLE_PAGED_SPACE = OLD_SPACE,
  LAST_GROWABLE_PAGED_SPACE = MAP_SPACE
};

在老生代中，以下情況會(huì)先啟動(dòng)標(biāo)記清除算法：

1、某一個(gè)空間沒(méi)有分塊的時(shí)候

2、空間中被對(duì)象超過(guò)一定限制

3、空間不能保證新生代中的對(duì)象移動(dòng)到老生代中

Mark Sweep 是將需要被回收的對(duì)象進(jìn)行標(biāo)記，在垃圾回收運(yùn)行時(shí)直接釋放相應(yīng)的地址空間，如下圖所示(紅色的內(nèi)存區(qū)域表示需要被回收的區(qū)域)：

Mark Compact 的思想有點(diǎn)像新生代垃圾回收時(shí)采取的 Cheney 算法：將存活的對(duì)象移動(dòng)到一邊，將需要被回收的對(duì)象移動(dòng)到另一邊，然后對(duì)需要被回收的對(duì)象區(qū)域進(jìn)行整體的垃圾回收。

在這個(gè)階段中，會(huì)遍歷堆中所有的對(duì)象，然后標(biāo)記活的對(duì)象，在標(biāo)記完成后，銷毀所有沒(méi)有被標(biāo)記的對(duì)象。在標(biāo)記大型對(duì)內(nèi)存時(shí)，可能需要幾百毫秒才能完成一次標(biāo)記。這就會(huì)導(dǎo)致一些性能上的問(wèn)題。為了解決這個(gè)問(wèn)題，2011 年，V8 從 stop-the-world 標(biāo)記切換到增量標(biāo)志。在增量標(biāo)記期間，GC 將標(biāo)記工作分解為更小的模塊，可以讓 JS 應(yīng)用邏輯在模塊間隙執(zhí)行一會(huì)，從而不至于讓應(yīng)用出現(xiàn)停頓情況。但在 2018 年，GC 技術(shù)又有了一個(gè)重大突破，這項(xiàng)技術(shù)名為并發(fā)標(biāo)記。該技術(shù)可以讓 GC 掃描和標(biāo)記對(duì)象時(shí)，同時(shí)允許 JS 運(yùn)行。

清除對(duì)象后會(huì)造成堆內(nèi)存出現(xiàn)碎片的情況，當(dāng)碎片超過(guò)一定限制后會(huì)啟動(dòng)壓縮算法。在壓縮過(guò)程中，將活的對(duì)象像一端移動(dòng)，直到所有對(duì)象都移動(dòng)完成然后清理掉不需要的內(nèi)存。

存泄露是指程序中已分配的堆內(nèi)存由于某種原因未釋放或者無(wú)法釋放，造成系統(tǒng)內(nèi)存的浪費(fèi)，導(dǎo)致程序運(yùn)行速度減慢甚至系統(tǒng)奔潰等后果。。

7.2.1 緩存

js開(kāi)發(fā)時(shí)候喜歡用對(duì)象的鍵值來(lái)緩存函數(shù)的計(jì)算結(jié)果，但是緩存中存儲(chǔ)的鍵越多，長(zhǎng)期存活的對(duì)象就越多，導(dǎo)致垃圾回收在進(jìn)行掃描和整理時(shí)，對(duì)這些對(duì)象做了很多無(wú)用功。

7.2.2 作用域未釋放（閉包）

var leakArray = [];
exports.leak = function () {
    leakArray.push("leak" + Math.random());
}

模塊在編譯執(zhí)行后形成的作用域因?yàn)槟K緩存的原因，不被釋放，每次調(diào)用 leak 方法，都會(huì)導(dǎo)致局部變量 leakArray 不停增加且不被釋放。

閉包可以維持函數(shù)內(nèi)部變量駐留內(nèi)存，使其得不到釋放。

7.2.3 沒(méi)有必要的全局變量

聲明過(guò)多的全局變量，會(huì)導(dǎo)致變量常駐內(nèi)存，要直到進(jìn)程結(jié)束才能夠釋放內(nèi)存。

7.2.4 無(wú)效的DOM引用

//dom still exist
function click(){
    // 但是 button 變量的引用仍然在內(nèi)存當(dāng)中。
    const button = document.getElementById("button");
    button.click();
}

// 移除 button 元素
function removeBtn(){
    document.body.removeChild(document.getElementById("button"));
}

7.2.5 定時(shí)器未清除

// vue 的 mounted 或 react 的 componentDidMount
componentDidMount() {
    setInterval(function () {
        // ...do something
    }, 1000)
}

vue 或 react 的頁(yè)面生命周期初始化時(shí)，定義了定時(shí)器，但是在離開(kāi)頁(yè)面后，未清除定時(shí)器，就會(huì)導(dǎo)致內(nèi)存泄漏。

7.2.6 事件監(jiān)聽(tīng)為空白

componentDidMount() {
    window.addEventListener("scroll", function () {
        // do something...
    });
}

在頁(yè)面生命周期初始化時(shí)，綁定了事件監(jiān)聽(tīng)器，但在離開(kāi)頁(yè)面后，未清除事件監(jiān)聽(tīng)器，同樣也會(huì)導(dǎo)致內(nèi)存泄漏。

7.3.1 解除引用

確保占用最少的內(nèi)存可以讓頁(yè)面獲得更好的性能。而優(yōu)化內(nèi)存占用的最佳方式，就是為執(zhí)行中的代碼只保存必要的數(shù)據(jù)。一旦數(shù)據(jù)不再有用，最好通過(guò)將其值設(shè)置為 null 來(lái)釋放其引用——這個(gè)做法叫做解除引用（dereferencing）

function createPerson(name){
    var localPerson = new Object();
    localPerson.name = name;
    return localPerson;
}

var globalPerson = createPerson("Nicholas");

// 手動(dòng)解除 globalPerson 的引用
globalPerson = null;

解除一個(gè)值的引用并不意味著自動(dòng)回收該值所占用的內(nèi)存。解除引用的真正作用是讓值脫離執(zhí)行環(huán)境，以便垃圾收集器下次運(yùn)行時(shí)將其回收。

7.3.2 提供手動(dòng)清空變量的方法

var leakArray = [];
exports.clear = function () {
    leakArray = [];
}

7.3.3 其他方法

1、在業(yè)務(wù)不需要的用到的內(nèi)部函數(shù)，可以重構(gòu)到函數(shù)外，實(shí)現(xiàn)解除閉包。

2、避免創(chuàng)建過(guò)多的生命周期較長(zhǎng)的對(duì)象，或者將對(duì)象分解成多個(gè)子對(duì)象。

3、避免過(guò)多使用閉包。

4、注意清除定時(shí)器和事件監(jiān)聽(tīng)器。

5、nodejs中使用stream或buffer來(lái)操作大文件，不會(huì)受nodejs內(nèi)存限制。

6、使用redis等外部工具來(lái)緩存數(shù)據(jù)。

js是一門具有自動(dòng)回收垃圾收集的編程語(yǔ)言，在瀏覽器中主要是通過(guò)標(biāo)記清除的方法回收垃圾，在nodejs中主要是通過(guò)分代回收，Scavenge，標(biāo)記清除，增量標(biāo)記等算法來(lái)回收垃圾。在日常開(kāi)發(fā)中，有一些不引入注意的書(shū)寫方式可能會(huì)導(dǎo)致內(nèi)存泄露，多注意自己代碼規(guī)范。

1、V8的垃圾回收機(jī)制與內(nèi)存限制

2、node 內(nèi)存限制的問(wèn)題

3、node內(nèi)存控制

4、深入淺出Nodejs

5、javascript高級(jí)程序設(shè)計(jì)