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JS 語(yǔ)言不像 C/C++, 讓程序員自己去開(kāi)辟或者釋放內(nèi)存，而是類(lèi)似Java，采用自己的一套垃圾回收算法進(jìn)行自動(dòng)的內(nèi)存管理。今天就從內(nèi)存結(jié)構(gòu)說(shuō)起，一步步聊聊 V8 的垃圾回收機(jī)制。

先搞懂JS 的內(nèi)存都存在哪里？

JS 的內(nèi)存存儲(chǔ)分兩塊：棧（Stack）  和堆（Heap） ，就像家里的 "鞋柜" 和 "儲(chǔ)物間"—— 常用的小東西放鞋柜，大件雜物放儲(chǔ)物間。

棧

棧是一塊連續(xù)的內(nèi)存空間，就像排隊(duì)的抽屜，每個(gè)抽屜大小固定。它主要存兩種東西：

• 基本類(lèi)型值（Number、String、Boolean 等），比如let age = 25，age和 25 都存在棧里；
• 引用類(lèi)型的地址（指針），比如let user = {name: '張三'}，user這個(gè)變量名存在棧里，而{name: '張三'}這個(gè)對(duì)象存在堆里，棧里的user只存了指向堆中對(duì)象的地址。
• 閉包是存儲(chǔ)在堆內(nèi)存中的

棧的回收特別簡(jiǎn)單：函數(shù)執(zhí)行時(shí)會(huì)創(chuàng)建 "執(zhí)行上下文"，壓入棧頂；函數(shù)執(zhí)行完，執(zhí)行上下文彈出，棧頂?shù)膬?nèi)存會(huì)被自動(dòng)回收。這個(gè)過(guò)程由 JS 引擎自動(dòng)完成，靠的是ESP 指針（棧指針）的移動(dòng)：函數(shù)執(zhí)行時(shí) ESP 上移，執(zhí)行完 ESP 下移，原來(lái)的棧空間就成了 "可回收區(qū)域"。

堆

堆是一塊不連續(xù)的內(nèi)存空間，大小不固定，就像開(kāi)放式儲(chǔ)物間，專(zhuān)門(mén)存引用類(lèi)型（對(duì)象、數(shù)組、函數(shù)等）。比如創(chuàng)建一個(gè){name: '張三', age: 25}對(duì)象，它的鍵值對(duì)全存在堆里；數(shù)組[1, 2, 3]的元素也存在堆里。

堆的麻煩在于：對(duì)象不會(huì)像棧里的變量那樣 "用完就走"。比如全局對(duì)象window.appData = { ... }，只要頁(yè)面不刷新，它就一直占著堆內(nèi)存；再比如閉包中被引用的對(duì)象，即使函數(shù)執(zhí)行完，只要還被引用，就不會(huì)被回收。這些不再被引用的對(duì)象，就是堆里的 "垃圾"—— 如果不及時(shí)清理，堆內(nèi)存會(huì)被越占越多，最終導(dǎo)致頁(yè)面卡頓甚至崩潰。

V8 的內(nèi)存結(jié)構(gòu)

V8 引擎把堆內(nèi)存又細(xì)分了兩塊：

• 新生代內(nèi)存：臨時(shí)貨架，存存活時(shí)間短的對(duì)象（比如函數(shù)里的局部對(duì)象、循環(huán)中創(chuàng)建的臨時(shí)變量）。64 位系統(tǒng)下約 32MB，32 位系統(tǒng)約 16MB，空間不大但回收頻繁。
• 老生代內(nèi)存：長(zhǎng)期儲(chǔ)物柜，存存活時(shí)間長(zhǎng)的對(duì)象（比如全局變量、被多次回收仍存在的對(duì)象）。64 位系統(tǒng)下最大約 1.4GB，32 位系統(tǒng)約 0.7GB，空間大但回收頻率低。

這就是 V8 的 "分代回收" 思路：不同生命周期的對(duì)象，用不同的方式回收，效率更高。

棧內(nèi)存的回收

棧的回收幾乎不用我們操心，全靠 JS 引擎的 "執(zhí)行上下文管理"。舉個(gè)例子：

function add(a, b) {
  let sum = a + b; // sum存在棧里
  return sum;
}
let result = add(1, 2); // add執(zhí)行時(shí)，上下文入棧；執(zhí)行完，上下文出棧

• 調(diào)用add(1, 2)時(shí)，JS 引擎會(huì)創(chuàng)建一個(gè)執(zhí)行上下文，壓入棧頂，里面包含a=1、b=2、sum=3這些變量。
• 函數(shù)返回后，執(zhí)行上下文從棧頂彈出，ESP 指針下移到上一個(gè)上下文（全局上下文）。此時(shí)a、b、sum占用的?？臻g就成了 "無(wú)效區(qū)域"，下次有新函數(shù)調(diào)用時(shí)，直接覆蓋這些空間就行 —— 不用專(zhuān)門(mén) "清理"，相當(dāng)于自動(dòng)回收。

這種回收方式效率極高，幾乎不消耗額外性能，所以棧內(nèi)存很少出問(wèn)題。

新生代內(nèi)存的回收

新生代存的都是 "短命對(duì)象"，比如循環(huán)里創(chuàng)建的臨時(shí)對(duì)象：

for (let i = 0; i < 1000; i++) {
  const temp = { id: i }; // 每次循環(huán)創(chuàng)建的temp對(duì)象，用完就成垃圾
  console.log(temp.id);
}

這些對(duì)象的回收，V8 用的是Scavenge 算法，核心是 "復(fù)制存活對(duì)象，清空剩余空間"。具體步驟可以腦補(bǔ)成這樣：

1. 新生代內(nèi)存被分成兩塊等大的空間，一塊叫 "From 空間"（正在用），一塊叫 "To 空間"（閑置），就像兩個(gè)并排的抽屜，每次只用一個(gè)。

3. 當(dāng) From 空間快滿(mǎn)時(shí)，觸發(fā)回收：遍歷 From 空間，把所有還在被引用的 "存活對(duì)象"，按順序復(fù)制到 To 空間。
4. 復(fù)制完后，直接清空 From 空間（把舊抽屜里的垃圾全扔了），然后交換 From 和 To 的角色 —— 下次用新的 From（原來(lái)的 To），閑置新的 To（原來(lái)的 From）。

為什么要這么折騰？主要是為了避免 "內(nèi)存碎片"。如果直接刪除垃圾，存活對(duì)象可能零散分布在內(nèi)存中，就像抽屜里的雜物東一個(gè)西一個(gè)，下次想放個(gè)大點(diǎn)的對(duì)象（比如一個(gè)長(zhǎng)數(shù)組），可能找不到連續(xù)的空間。

而復(fù)制到 To 空間時(shí)按順序排列，存活對(duì)象會(huì)擠在一起，剩下的空間是一整塊連續(xù)區(qū)域，下次分配新對(duì)象就很方便。

當(dāng)然，這種方式也有代價(jià)：新生代內(nèi)存實(shí)際只能用一半（總有一個(gè)空間閑置）。但好在新生代對(duì)象存活時(shí)間短，復(fù)制成本低，總體算下來(lái)比標(biāo)記清除快得多。

老生代內(nèi)存的回收

當(dāng)新生代的對(duì)象 "活過(guò)" 多次回收（比如被全局變量引用，或者在閉包里被長(zhǎng)期持有），就會(huì)被 "晉升" 到老生代。 晉升的條件有兩個(gè)

• 已經(jīng)經(jīng)歷過(guò)一次 Scavenge 回收。
• To（閑置）空間的內(nèi)存占用超過(guò)25%。

老生代的對(duì)象要么體積大，要么存活久，用 Scavenge 算法復(fù)制太費(fèi)時(shí)間，所以 V8 換了套思路：標(biāo)記 - 清除+標(biāo)記 - 整理。

第一步：標(biāo)記 - 清除

1. 標(biāo)記階段：從全局對(duì)象（比如window）開(kāi)始，遍歷所有能訪(fǎng)問(wèn)到的對(duì)象，給它們貼個(gè) "有用" 的標(biāo)簽（可達(dá)性分析）。
2. 清除階段：遍歷完后，沒(méi)貼標(biāo)簽的對(duì)象就是 "垃圾"，直接釋放它們的內(nèi)存。

這種方式解決了引用計(jì)數(shù)法的 "循環(huán)引用" 問(wèn)題。比如兩個(gè)對(duì)象互相引用，但都不再被全局訪(fǎng)問(wèn)，標(biāo)記階段它們不會(huì)被標(biāo)記，清除階段會(huì)被回收 —— 而引用計(jì)數(shù)法會(huì)因?yàn)樗鼈兓ハ嘁?，?jì)數(shù)不為 0，永遠(yuǎn)不回收，導(dǎo)致內(nèi)存泄漏。

第二步：標(biāo)記 - 整理

標(biāo)記 - 清除后，堆內(nèi)存會(huì)像被挖過(guò)的地一樣坑坑洼洼：存活對(duì)象零散分布，中間夾雜著被回收的空白區(qū)域（內(nèi)存碎片）。下次想分配一個(gè)大對(duì)象，可能找不到連續(xù)的空間，明明總內(nèi)存夠，卻分配失敗。

所以 V8 會(huì)緊接著做 "標(biāo)記 - 整理"：把所有存活對(duì)象往內(nèi)存的一端 "擠"，讓空白區(qū)域集中到另一端，形成一整塊連續(xù)的空閑內(nèi)存。就像把衣柜里的衣服都推到左邊，右邊留出一大塊空地放新衣服。

老生代的"增量標(biāo)記"

JS 是單線(xiàn)程的，一旦開(kāi)始垃圾回收，JS 代碼就會(huì)暫停（稱(chēng)為 "Stop-The-World"）。如果老生代內(nèi)存很大，一次完整的標(biāo)記 - 清除可能要卡 1 秒以上 —— 用戶(hù)點(diǎn)按鈕沒(méi)反應(yīng)，頁(yè)面像死機(jī)了一樣。

為了解決這個(gè)問(wèn)題，V8 用了增量標(biāo)記：把原本一口氣完成的標(biāo)記階段，拆成一小塊一小塊，穿插在 JS 代碼執(zhí)行間隙。比如標(biāo)記 10ms，就讓 JS 執(zhí)行 20ms，再標(biāo)記 10ms... ，如果循環(huán)，直到標(biāo)記階段完成才進(jìn)入內(nèi)存碎片的整理上面來(lái)，不耽誤JS代碼的正常執(zhí)行。

這樣一來(lái)，單次垃圾回收的阻塞時(shí)間從幾百毫秒降到幾十毫秒，用戶(hù)幾乎感覺(jué)不到卡頓。數(shù)據(jù)顯示，增量標(biāo)記能把垃圾回收的阻塞時(shí)間減少到原來(lái)的 1/6，對(duì)大型應(yīng)用來(lái)說(shuō)太重要了。

最后

搞懂 V8 的回收機(jī)制后，我總結(jié)了幾個(gè)對(duì)開(kāi)發(fā)有用的點(diǎn)：

1. 少創(chuàng)建臨時(shí)對(duì)象：循環(huán)、頻繁調(diào)用的函數(shù)里，盡量復(fù)用對(duì)象（比如把const obj = { ... }提到循環(huán)外），減少新生代回收壓力。
2. 及時(shí)解除引用：不用的全局變量、定時(shí)器、事件監(jiān)聽(tīng)，記得設(shè)為null，讓對(duì)象失去引用，被及時(shí)回收。
3. 小心閉包陷阱：閉包會(huì)讓內(nèi)部對(duì)象被長(zhǎng)期引用，比如function create() { const data = bigObject; return () => data; }，data會(huì)一直存在老生代，不用時(shí)要手動(dòng)解除引用。

?轉(zhuǎn)自https://juejin.cn/post/7524812060761489418