1. 垃圾為何要產(chǎn)生并回收

當(dāng)我們寫代碼時創(chuàng)建一個基本類型、對象、函數(shù)等，都是需要占用內(nèi)存的，JavaScript基本數(shù)據(jù)類型存儲在棧內(nèi)存中，引用數(shù)據(jù)類型存儲在堆內(nèi)存中，但是引用數(shù)據(jù)類型會在棧內(nèi)存中存儲一個實際對象的引用。

比如說我們創(chuàng)建了一個person對象，然后將person對象重新賦值：

var person = {
    name: "橘貓吃不胖",
    age: 2
}
person = [1, 2, 3];
console.log(person); // [ 1, 2, 3 ]

那么原本堆內(nèi)存給person對象開辟了一個空間來存放，棧內(nèi)存中存放了該引用的地址，但是在下一步中，person對象成為了一個數(shù)組，也就是說引用地址從原來的對象變成了數(shù)組，原來的引用關(guān)系就沒有了，那么這時原來的對象在堆內(nèi)存中就會成為一個垃圾。

產(chǎn)生的垃圾如果很多，而且一直不清理，堆積起來，就會影響系統(tǒng)的性能，甚至可能造成系統(tǒng)崩潰。

2. 垃圾回收機制

JavaScript中主要的內(nèi)存管理概念是可達(dá)性。

那什么是可達(dá)性呢，比如說定義一個對象：

let person = {
    name: "橘貓吃不胖",
    age: 2
}
console.log(person.name, person.age); // 橘貓吃不胖 2

person引用了這個對象，通過person.name可以獲取到“橘貓吃不胖”的值，通過person.age可以獲取到2，那么這時就可以認(rèn)為“橘貓吃不胖”和2是可達(dá)的。

person = null;
console.log(person.name, person.age); // TypeError: Cannot read properties of null (reading 'name')

如果將person設(shè)置為null，那么這兩個值就沒法獲得了，它們就是不可達(dá)的，這時JavaScript垃圾回收機制就會自動從內(nèi)存中將其清除。

那么JavaScript的垃圾回收就是定期找出這些不可達(dá)的對象，然后將其釋放。那么找出這些不可達(dá)的對象有兩種常用的策略：

• 標(biāo)記清除法
• 引用計數(shù)法

2.1 標(biāo)記清除法

標(biāo)記清除法分為標(biāo)記和清除兩個階段，標(biāo)記階段需要從根節(jié)點遍歷內(nèi)存中的所有對象，并為可達(dá)的對象做上標(biāo)記，清除階段則把沒有標(biāo)記的對象（非可達(dá)對象）銷毀。

標(biāo)記清除法的優(yōu)點就是實現(xiàn)簡單。

它的缺點有兩個，首先是內(nèi)存碎片化。這是因為清理掉垃圾之后，未被清除的對象內(nèi)存位置是不變的，而被清除掉的內(nèi)存穿插在未被清除的對象中，導(dǎo)致了內(nèi)存碎片化。

第二個缺點是內(nèi)存分配速度慢。由于空閑內(nèi)存不是一整塊，假設(shè)新對象需要的內(nèi)存是size，那么需要對空閑內(nèi)存進行一次單向遍歷，找出大于等于size的內(nèi)存才能為其分配。

標(biāo)記清除算法改進—— 標(biāo)記整理算法

標(biāo)記清除算法的缺點主要在于內(nèi)存清理之后剩余的內(nèi)存位置不變而導(dǎo)致內(nèi)存碎片化，因此可以使用標(biāo)記整理算法改進。

標(biāo)記整理算法的標(biāo)記階段與標(biāo)記清除算法相同，都是從根節(jié)點遍歷內(nèi)存中的所有對象，為可達(dá)的對象打上一個標(biāo)記。但是在標(biāo)記結(jié)束后，標(biāo)記整理算法將這些可達(dá)的對象移向內(nèi)存的一端，然后清理掉邊界的內(nèi)存。

2.2 引用計數(shù)法

引用計數(shù)法主要記錄對象有沒有被其他對象引用，如果沒有被引用，它將被垃圾回收機制回收。它的策略是跟蹤記錄每個變量值被使用的次數(shù)，當(dāng)變量值引用次數(shù)為0時，垃圾回收機制就會把它清理掉。

示例代碼如下：

let person = { name: "橘貓吃不胖" }; // { name: "橘貓吃不胖" } 引用次數(shù)為1
let person1 = person; // { name: "橘貓吃不胖" } 引用次數(shù)為2
person = null; // { name: "橘貓吃不胖" } 的引用次數(shù)為1
person1 = null; // { name: "橘貓吃不胖" } 的引用次數(shù)為0

引用計數(shù)法的優(yōu)點是可以實現(xiàn)立即進行垃圾回收。當(dāng)引用計數(shù)在引用值為0時，立即進行垃圾回收，這樣可以達(dá)到立刻垃圾回收的效果。

它的缺點也有兩個，首先它需要一個計數(shù)器，這個計數(shù)器可能要占據(jù)很大的位置，因為我們無法知道被引用數(shù)量的多少。

第二個缺點是無法解決當(dāng)出現(xiàn)循環(huán)引用時無法回收的問題。例如a引用了b，b也引用了a，兩個對象相互引用，引用計數(shù)不為0，因此無法進行內(nèi)存清理，如下所示：

let a = { name: "橘貓吃不胖" };
let b = { age: 2 };
a.age = b;
b.name = a;

3. V8對垃圾回收機制的優(yōu)化——分代式垃圾回收機制

目前大多數(shù)瀏覽器都是基于標(biāo)記清除算法，V8進行了一些優(yōu)化加工處理，采用分代式垃圾回收機制。

3.1 新生代與老生代

原本的垃圾回收機制在每次回收時都要檢查內(nèi)存中所有的對象，這樣的話，一些大、老、存活時間長的對象與新、小、存活時間短的對象檢查頻率相同，但是前者并不需要頻繁進行清理，因此采用分代式垃圾回收機制。

V8中將堆內(nèi)存分為新生代和老生代兩區(qū)域，采用不同的垃圾回收策略進行回收。新生代的對象為存活時間較短的對象，通常只支持1～8M的容量，老生代的對象為存活時間較長或常駐內(nèi)存的對象，容量通常比較大，V8整個堆內(nèi)存的大小就等于新生代加上老生代的內(nèi)存。

3.2 新生代的垃圾回收

新生代垃圾回收策略中，將堆內(nèi)存一分為二，一個是處于使用狀態(tài)的使用區(qū)，一個是處于閑置狀態(tài)的空閑區(qū)。

新加入的對象都會存放到使用區(qū)，當(dāng)使用區(qū)快滿時，就需要執(zhí)行一次垃圾清理操作，即新生代垃圾回收機制會對使用區(qū)中的活動對象（不需要被清理的對象）做標(biāo)記，標(biāo)記完成之后將這些活動對象復(fù)制到空閑區(qū)并進行排序（避免內(nèi)存碎片化），然后將使用區(qū)清空，原來的空閑區(qū)變?yōu)槭褂脜^(qū)，原來的使用區(qū)變?yōu)榭臻e區(qū)。

當(dāng)一個對象經(jīng)過多次復(fù)制后依然存活，它將會被認(rèn)為是生命周期較長的對象，會被移動到老生代的內(nèi)存中，或者一個對象被復(fù)制到空閑區(qū)時，空閑區(qū)占用空間超過了25%，那么該對象也會進入老生代內(nèi)存中。

新生代回收策略——并行回收

JavaScript是單線程的語言，當(dāng)執(zhí)行垃圾回收時，就會阻塞JavaScript腳本的執(zhí)行，垃圾回收結(jié)束后再繼續(xù)JavaScript腳本執(zhí)行，這種情況叫做全停頓（Stop-The-World）。

如果執(zhí)行一次垃圾回收需要100ms，那么腳本執(zhí)行就得暫停100ms，如果執(zhí)行垃圾回收的時間過長，那么就會造成頁面卡頓，帶來不好的用戶體驗。對于這樣的情況，可以采用并行回收的策略。

并行回收指的是在主線程進行垃圾回收時，同時開啟多個輔助線程一起執(zhí)行垃圾回收。比如說一項任務(wù)一個人需要30天才能完成，那么如果安排兩個人甚至多個人，可能10來天甚至更短的時間就完成了。實現(xiàn)并行回收可以大大降低垃圾回收的暫停時間。

新生代對象空間就采用并行策略，在執(zhí)行垃圾回收的過程中，會啟動了多個線程來負(fù)責(zé)新生代中的垃圾清理操作，這些線程同時將對象空間中的數(shù)據(jù)移動到空閑區(qū)域，這個過程中由于數(shù)據(jù)地址會發(fā)生改變，所以還需要同步更新引用這些對象的指針，此即并行回收。

3.3 老生代的垃圾回收

老生代的垃圾回收操作主要就是標(biāo)記清除算法的步驟了，在標(biāo)記階段標(biāo)記所有的可達(dá)對象，清除階段清除掉未被標(biāo)記的對象。又由于該算法會出現(xiàn)內(nèi)存碎片的問題，因此會使用標(biāo)記整理算法來優(yōu)化這個過程。

老生代回收策略——增量標(biāo)記與惰性清理 ①增量標(biāo)記

增量就是將一次標(biāo)記的過程，分成了許多次，每執(zhí)行完一次就讓應(yīng)用邏輯執(zhí)行一會兒，這樣交替多次后完成垃圾回收。但是這會隨之而來新的問題，首先是如何暫停每次標(biāo)記去執(zhí)行JavaScript代碼，還有如果標(biāo)記好的對象在執(zhí)行js中改變了狀態(tài)成為了可達(dá)或者不可達(dá)對象怎么辦，V8對這兩個問題對應(yīng)的解決方案分別是三色標(biāo)記法與寫屏障。

a.三色標(biāo)記法

三色標(biāo)記法使用三種顏色白、灰、黑來標(biāo)記對象的狀態(tài)。白色表示初始狀態(tài)，黑色表示已檢查狀態(tài)，灰色表示待檢查狀態(tài)。

它的過程為：

1、將所有的對象設(shè)置為白色，然后從root對象出發(fā)，將所有可以訪問的對象標(biāo)記為灰色，并用一個數(shù)組緩存起來；

2、遍歷該數(shù)組，每次都把要遍歷的對象標(biāo)記為黑色并移出，并且把他的相鄰節(jié)點都涂成灰色，并放入隊列，直到隊列為空

3、繼續(xù)檢查是否有灰色對象，如果有繼續(xù)放入隊列然后循環(huán)，直到所有的可訪問對象都變成黑色

采用三色標(biāo)記法后，程序在恢復(fù)執(zhí)行時可以直接判斷當(dāng)前內(nèi)存中有沒有灰色節(jié)點，如果有灰色節(jié)點，那么從灰色節(jié)點開始繼續(xù)執(zhí)行，如果沒有，直接進入垃圾清理階段。

b.寫屏障

寫屏障可以解決第二個問題，如果執(zhí)行任務(wù)程序時內(nèi)存中標(biāo)記好的對象引用關(guān)系被修改了，比如說黑色對象引用了白色對象，那么它就會將白色對象改成灰色對象，這樣就可以保證下一次標(biāo)記時可以正常進行。

②惰性清理

增量標(biāo)記完成后，就開始清除垃圾。如果當(dāng)前的可用內(nèi)存可以支持快速的執(zhí)行代碼，就沒必要立即清理內(nèi)存，而且清理時沒必要一次性清理完，可以按需清理。

優(yōu)點：大大減少了主線程停頓的時間，讓用戶與瀏覽器交互的過程變得更加流暢

缺點：并沒有減少主線程的總暫停的時間，甚至?xí)晕⒃黾?/p>

老生代回收策略——并發(fā)回收

并發(fā)回收指的是主線程在執(zhí)行JavaScript的過程中，輔助線程能夠在后臺，完成執(zhí)行垃圾回收的操作，輔助線程在執(zhí)行垃圾回收的時候，主線程也可以自由執(zhí)行

垃圾回收機制多次閱讀之后，我受益匪淺，因此寫該文章記錄一下~

到此這篇關(guān)于JavaScript垃圾回收機制原理總結(jié)深入探究的文章就介紹到這了,更多相關(guān)JavaScript垃圾回收內(nèi)容請搜索腳本之家以前的文章或繼續(xù)瀏覽下面的相關(guān)文章希望大家以后多多支持腳本之家！

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