內(nèi)存管理機(jī)制

在計(jì)算機(jī)語(yǔ)言中，內(nèi)存管理機(jī)制一般分為以下幾種：

• 手動(dòng)管理

手動(dòng)管理以C、C++為代表，對(duì)象分配內(nèi)存后，需要程序員手動(dòng)調(diào)用釋放內(nèi)存的代碼。這種方式的效率是最高的。

• 自動(dòng)管理

目前自動(dòng)內(nèi)存管理比較主流，如java、js、python等，我們?cè)趯?xiě)代碼的時(shí)候基本不用關(guān)心內(nèi)存管理問(wèn)題，內(nèi)存的分配以及垃圾內(nèi)存的回收都會(huì)由系統(tǒng)自動(dòng)完成，我們稱(chēng)這種方式為GC。這種方式對(duì)于我們寫(xiě)代碼來(lái)說(shuō)非常方便，讓我們的注意力集中在業(yè)務(wù)代碼的實(shí)現(xiàn)上，而不用過(guò)多關(guān)注內(nèi)存問(wèn)題。

• 半自動(dòng)管理

半自動(dòng)管理以蘋(píng)果的OC、Swift為例，主要使用的是引用計(jì)數(shù)來(lái)管理內(nèi)存。之所以我稱(chēng)它為半自動(dòng)管理，是因?yàn)槲覀冴P(guān)注的是它的引用計(jì)數(shù)。拿OC為說(shuō)，alloc、copy、retain等關(guān)鍵字會(huì)讓對(duì)象引用計(jì)數(shù)加1，release會(huì)讓引用計(jì)數(shù)減1，當(dāng)對(duì)象引用計(jì)數(shù)為0時(shí)，這片內(nèi)存便會(huì)被系統(tǒng)回收。所以在早期的iOS開(kāi)發(fā)中，代碼中經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)[xxx release]的代碼，這就是我們所說(shuō)的MRC。與MRC相對(duì)應(yīng)的是ARC，ARC不需要我們手動(dòng)的調(diào)用release代碼，系統(tǒng)會(huì)根據(jù)代碼上下文自動(dòng)的為我們添加release，也就是自動(dòng)幫我們管理對(duì)象的引用計(jì)數(shù)。

V8引擎的內(nèi)存回收機(jī)制

了解了以上內(nèi)存管理機(jī)制，我們知道js的內(nèi)存管理使用的是自動(dòng)內(nèi)存管理，本篇文章我們就來(lái)詳細(xì)講一下js的垃圾回收機(jī)制。

js的垃圾回收是由瀏覽器引擎來(lái)做的，不同瀏覽器的垃圾回收機(jī)制在細(xì)節(jié)上略有不同，但回收算法大體上是通用的。我們以Chrome的V8引擎為例進(jìn)行說(shuō)明。

js內(nèi)存分為棧內(nèi)存和堆內(nèi)存，在js中引用類(lèi)型是存儲(chǔ)在堆上的；棧內(nèi)存中主要存儲(chǔ)的是占用內(nèi)存較小的非引用類(lèi)型，以及引用類(lèi)型引用地址。

var a = "123"
var b = 123
var c = {name:"123"}

如以上代碼在堆棧中的存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)：

棧內(nèi)存回收：

說(shuō)棧內(nèi)存回收之前，我們要先說(shuō)一下js函數(shù)是怎么調(diào)用的，當(dāng)我們調(diào)用一個(gè)函數(shù)時(shí)，在棧空間內(nèi)會(huì)形成一個(gè)函數(shù)的上下文。上下文中包含了函數(shù)中的變量環(huán)境和詞法環(huán)境，其中var變量和function變量存儲(chǔ)在變量環(huán)境中，let和const變量存儲(chǔ)在詞法環(huán)境中。

var a = "123"
function func1() {
    var b = "123"
    console.log(b)
    func2()
}
funcgion func2() {
    const c = "456"
    console.log(c)
}
func1()

上面代碼在棧內(nèi)存中的狀態(tài)：

除了執(zhí)行上下文外，同時(shí)在棧中還有一個(gè)ESP指針記錄著當(dāng)前代碼的執(zhí)行狀態(tài)，上圖的ESP指針指向了func2，代表當(dāng)前執(zhí)行到了func2。當(dāng)func2指行完成之后，ESP指針就會(huì)移動(dòng)到func1，同時(shí)func2中的非引用類(lèi)型的變量?jī)?nèi)存將會(huì)被收回。

堆內(nèi)存的回收

棧內(nèi)存中ESP指針移動(dòng)后，函數(shù)的執(zhí)行上下文出棧，那么對(duì)應(yīng)的非引用類(lèi)型的內(nèi)存以及引用類(lèi)型的引用被回收了，但是引用類(lèi)型在堆中所占用的內(nèi)存并沒(méi)有被回收。那接下來(lái)我們來(lái)看一下V8引擎怎么處理堆中的垃圾回收的。

V8引擎將堆內(nèi)存分為新生代和老生代兩個(gè)區(qū)域，新生代一般較小，存儲(chǔ)的是新創(chuàng)建的對(duì)象，老生代是指存活時(shí)間比較久或者說(shuō)活動(dòng)的對(duì)象。V8引擎為了提升回收性能，新生代和老生代使用了不同的回收策略和兩個(gè)垃圾回收器，副垃圾回收器用來(lái)回收新生代區(qū)域的垃圾內(nèi)存，主垃圾回收器用來(lái)回收老生代的垃圾內(nèi)存。

• 新生代垃圾回收

新生代的垃圾回收由副垃圾回收器負(fù)責(zé)，新生代區(qū)域又被分為兩個(gè)區(qū)域，一半為使用區(qū)，一半為空閑區(qū)。如圖：

一般新的對(duì)象會(huì)被分配在使用區(qū)，當(dāng)使用區(qū)內(nèi)存即將占滿(mǎn)時(shí)垃圾回收器會(huì)進(jìn)行一次垃圾回收。副垃圾回收器主要使用的是標(biāo)記-清除（Mark-Sweep）算法。 回收過(guò)程中大概分為以下幾個(gè)步驟

• 區(qū)分活動(dòng)對(duì)象和非活動(dòng)對(duì)象，并對(duì)活動(dòng)對(duì)象進(jìn)行標(biāo)記。(活動(dòng)對(duì)象就是指還在使用的對(duì)象，非活動(dòng)對(duì)象就是需要清理的對(duì)象)

• 標(biāo)記完成之后將使用區(qū)的活動(dòng)對(duì)象復(fù)制進(jìn)空閑區(qū)，并進(jìn)行內(nèi)存整理排序，以避免產(chǎn)生內(nèi)存碎片。

• 清理使用區(qū)的非活動(dòng)對(duì)象，釋放垃圾內(nèi)存。

• 把使用區(qū)和活動(dòng)區(qū)進(jìn)行互換，以達(dá)到內(nèi)存清理和整理的目的，當(dāng)新的使用區(qū)即將被占滿(mǎn)時(shí)會(huì)執(zhí)行一次新的內(nèi)存清理。

但是由于新生代的區(qū)域不是很大，區(qū)域很容易被占滿(mǎn)，所以當(dāng)對(duì)象經(jīng)過(guò)兩次垃圾回收依然沒(méi)有被清理時(shí)，將會(huì)被移動(dòng)到老生代區(qū)域，這種策略我們稱(chēng)之為“對(duì)象晉升”。

• 老生代垃圾回收

老生代區(qū)域使用的主垃圾回收器，老生代中一般存放的是存活時(shí)間比較久以及占用內(nèi)存比較多的對(duì)象，所以老生代的內(nèi)存比較大。由于復(fù)制大量?jī)?nèi)存需要占用時(shí)間比較久，所以老生你無(wú)法像新生你那樣進(jìn)行區(qū)域交換。

主垃圾回收器使用的除了上面所說(shuō)的標(biāo)記-清除（Mark-Sweep）算法外，還有一個(gè)標(biāo)記-整理（Mark-Compact）算法，主垃圾回收器的回收過(guò)程是這樣的：

• 標(biāo)記階段就是從一組根元素開(kāi)始，遞歸遍歷這組根元素，在這個(gè)遍歷過(guò)程中，能到達(dá)的元素稱(chēng)為活動(dòng)對(duì)象，沒(méi)有到達(dá)的元素就可以判斷為垃圾數(shù)據(jù)（這一點(diǎn)跟新生代的標(biāo)記是一致的）

• 清理階段就是清理掉垃圾數(shù)據(jù)

• 由于標(biāo)記清除對(duì)象后，內(nèi)存會(huì)產(chǎn)生內(nèi)存碎片，會(huì)導(dǎo)致大對(duì)象無(wú)法分配內(nèi)存，從而造成內(nèi)存不足。所以標(biāo)記整理算法此時(shí)就排上了用場(chǎng)，標(biāo)記整理算法會(huì)將活動(dòng)對(duì)象向一端移動(dòng)排序，從而避免產(chǎn)生內(nèi)存碎片。

并行、并發(fā)與小任務(wù)回收

由于js運(yùn)行在主線(xiàn)程，如果在執(zhí)行垃圾回收操作全部放在主線(xiàn)程，再加上老生代區(qū)域內(nèi)存較大，垃圾回收?qǐng)?zhí)行的時(shí)間可能會(huì)比較長(zhǎng)，那么主線(xiàn)程的js任務(wù)就必須處于一個(gè)等待狀態(tài)，從而造成頁(yè)面卡頓，這種方式我們稱(chēng)之為全停頓。因此V8引擎引入了并行回收策略和子任務(wù)增量標(biāo)記策略。

• 并行回收

并行回收，即：在主線(xiàn)程之外，開(kāi)除幾條輔助線(xiàn)程并行執(zhí)行垃圾回收任務(wù)。這樣就可以大大減少垃圾回收的時(shí)間，從而解決js阻塞問(wèn)題。

• 子任務(wù)回收（增量標(biāo)記） V8引擎將一次完整的垃圾回收任務(wù)分成多個(gè)小的子任務(wù)，與JS交替執(zhí)行。這種方式雖然并沒(méi)有縮短垃圾回收?qǐng)?zhí)行的時(shí)間，由于每個(gè)子任務(wù)很小，執(zhí)行時(shí)間很短，給了線(xiàn)程速響應(yīng)js任務(wù)的機(jī)會(huì)，從頁(yè)避免了出現(xiàn)卡頓，由于它的標(biāo)記任務(wù)是增量進(jìn)行的，所以我們又稱(chēng)之為增量標(biāo)記。如圖：

• 并發(fā)回收

并發(fā)回收是與并行回收類(lèi)似，都是開(kāi)啟輔助線(xiàn)程執(zhí)行GC任務(wù)。不同的是，并發(fā)回收機(jī)制的GC任務(wù)全部交由輔助線(xiàn)程來(lái)完成，主線(xiàn)程可以隨時(shí)響應(yīng)js任務(wù)，而不需要被間歇的掛起來(lái)完成GC任務(wù)。

總結(jié)

到此這篇關(guān)于js引擎垃圾回收機(jī)制的文章就介紹到這了,更多相關(guān)js引擎垃圾回收機(jī)制內(nèi)容請(qǐng)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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