JS 内存管理及回收

JavaScript 内存管理

目前大部分的高级编程语言都由内存垃圾回收机制，但与 C++等语言不同的是 JS 中的垃圾回收是由 JS 引擎(一般指 V8 引擎)自动回收的。那么了解 JS 的内存管理有什么意义呢？下面通过一个例子来说明当我们不了解内存的申请、使用、释放的流程时，有可能写出以下类似的代码：

function fn() {
    arrList = [];
    arrList[1000000] = "It is too long";
}
document.getElementById("btn").addEventListener("click", fn);

function fn() {
    arrList = [];
    arrList[1000000] = "It is too long";
}
document.getElementById("btn").addEventListener("click", fn);

每次点击都会导致内存急剧上升，如图：

明确了内存管理的意义，就需要了解内存管理的流程。内存管理可以拆分为两部分：

内存：由可读写的单元组成，表示一片可操作的空间
管理：这里指人为的去操作一片空间的申请、使用、释放下面通过一段代码演示内存申请->使用->释放的流程

// 内存申请
let obj = {};
// 内存使用
obj.name = "Tom";
// 内存释放
obj = null;

// 内存申请
let obj = {};
// 内存使用
obj.name = "Tom";
// 内存释放
obj = null;

JavaScript 中的垃圾回收

Javascript中的内存管理是自动的，自然也会自动进行内存的垃圾回收。但首先应明确什么样的内存空间被JavaScript认为是垃圾？ 不可达对象就是垃圾。
那需要理解Javascript中的可达对象的依据：从全局变量对象出发,通过引用或作用域链能够找到的对象。
下面通过一段代码加深对可达对象的理解：

function objGroup(obj1, obj2) {
    obj1.next = obj2;
    obj2.prev = obj1;
    return {
        o1: obj1,
        o2: obj2,
    };
}
let obj = objGroup({ name: "obj1" }, { name: "obj2" });
console.log(obj);
// {
//     o1: { name: 'obj1', next: { name: 'obj2', prev: [Circular] } },
//     o2: { name: 'obj2', prev: { name: 'obj1', next: [Circular] } }
// }

function objGroup(obj1, obj2) {
    obj1.next = obj2;
    obj2.prev = obj1;
    return {
        o1: obj1,
        o2: obj2,
    };
}
let obj = objGroup({ name: "obj1" }, { name: "obj2" });
console.log(obj);
// {
//     o1: { name: 'obj1', next: { name: 'obj2', prev: [Circular] } },
//     o2: { name: 'obj2', prev: { name: 'obj1', next: [Circular] } }
// }

图解以上代码的可达对象：

然后我们执行一下这个代码：

obj.o1 = null;
console.log(obj);
// {
//     o1: null,
//     o2: { name: 'obj2', prev: { name: 'obj1', next: [Circular] } }
// }

obj.o1 = null;
console.log(obj);
// {
//     o1: null,
//     o2: { name: 'obj2', prev: { name: 'obj1', next: [Circular] } }
// }

再次图解以上代码的可达对象：

o1 对象就变成了不可达对象，成为了垃圾。等到 JS 引擎的垃圾回收工作时，它就会被回收。
那么，它是如何被 JS 引擎回收的呢？那要接着谈它回收的算法了。

GC 算法

GC (garbage collection)就是垃圾回收机制的简写。算法是工作时查找和回收所遵守的规则。常见的GC算法有：

引用计数：核心思想是利用引用计数器设置引用数，当引用关系改变时修改引用数字，当引用数字为0时立即回收。

const user1 = { age: 11 };
const nameList = [user1.age];
function fn() {
    const num1 = 1;
    console.log(num1);
}
fn();

const user1 = { age: 11 };
const nameList = [user1.age];
function fn() {
    const num1 = 1;
    console.log(num1);
}
fn();

当fn函数执行完，num1的引用次数变为0,立即被回收。user1的引用次数为 1，不能被回收。
优点：发现垃圾立即回收；最大限度减少程序的暂停。
缺点：无法回收循环引用的对象；由于需要管理引用计数器，时间开销大。

标记清除核心思想是：
- 第一步遍历所有的对象标记活动对象，
- 第二步遍历所有对象清除没有标记的对象，回收相应的空间, 并清除阶段一的标记。

通过一个图解帮助理解：

左侧为可达对象的标记，右侧为函数内部的相互引用。第一步找到了活动对象（橙色线条），第二步清除没有标记的对象（红色线条），回收空间。
优点：解决了循环引用的对象不可回收问题。
缺点：空间回收后，造成空间碎片化，不利于内存的自由分配，不会立即回收垃圾对象。
针对缺点，我们配一张图帮助理解：

当前图中红色区域空间存放着可达对象，当蓝色区域被回收后，留下头部元信息将内存空间分割多段。一旦这些碎片增多后，就不利于空间的自由分配了。

标记整理：标记整理是标记清除的增强，两者在操作阶段一致。只是清除阶段，标记整理会先执行整理，移动对象的位置，在进行清除。具体含义，我们配一张图帮助理解：
分代回收略，参见后续 v8 引擎

V8 垃圾回收策略

1、什么是 V8？

V8 是一款主流的 Javascript 执行引擎
V8 采用即时编译（由 JS 源码直接编译为机器码执行，其他引擎是源码-->字节码-->机器码再执行）
V8 内存设限制（64 位 OS 1.5G、32 位 OS 800M ）,考虑到最大内存空间对于网页应用足够以及垃圾回收效率。

2、V8 垃圾回收策略

采用分代回收的思想。将内存分为新生代、老生代，针对不同的对象采用不同的 GC 算法。配图加深印象： V8 中常见的 GC 算法：分代回收、空间复制、标记清除、标记整理、标记增量。

3、V8 如何回收新生代对象？

新生代指的是存活时间较短的对象（如函数内的局部作用域变量，当函数执行完后，就成为垃圾了）。新生代、老生代对象的内存空间分配如下：

4、新生代对象的回收实现

回收过程采用标记整理 + 复制算法
新生代内存区分为两个等大的空间
使用空间为From, 空闲空间为To
当申请内存后的活动对象都储存在From空间，当达到一定量后触发GC回收
经过标记整理后，将活动对象拷贝到To空间，然后将From空间内存释放
将From和To交换空间，再次执行第4条，依次循环
注意：在对象的拷贝过程中可能会出现对象的晋升，即一轮GC还存活的新生代需要晋升到老年代，此外当To空间使用率超过25%时，本次拷贝的活动对象都会被移动到老年代。

5、V8 如何回收老生代对象？

老生代对象就是指存活时间较长的对象，存放在右侧老生代区域，一般空间大小，64 位OS是1.4G, 32 位OS是700M。

主要采用标记清除、标记整理、增量标记算法回收。
首先标记清除完成垃圾空间的回收
采用标记整理进行空间优化
采用增量标记进行效率优化对比新生代对象和老年代对象的回收：
新生代区域垃圾回收使用空间换时间，由于空间小，活动对象状态变换频繁。
老生代区域垃圾回收不适合复制算法增量标记如何进行垃圾回收优化的？程序执行和垃圾回收交替执行，让用户无感知，体验更好。当 V8 内存达到最大时，采用非增量标记回收的时间小于 1S。

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GC 算法 #

V8 垃圾回收策略 #

1、什么是 V8？ #

2、V8 垃圾回收策略 #

3、V8 如何回收新生代对象？ #

4、新生代对象的回收实现 #

5、V8 如何回收老生代对象？ #