垃圾回收机制

V8的垃圾回收机制，内存泄漏是什么？如何避免内存泄漏？

垃圾回收&内存泄漏

虽然垃圾回收是引擎自动完成的工作，但是我们依然需要了解它，意义就在于：了解之后，我们能够清楚如何主动规避一些不利于引擎做GC的操作，从而避免内存泄露

一、什么是GC

Garbage Collection，垃圾收集。程序运行过程会产生很多不用的内存、或者用过了不再使用的内存，我们称之为“垃圾”。GC垃圾回收，就是指回收这些没有用的内存空间。这个过程是由浏览器自动完成的。

高级语言里会自带GC，如：Java、Python、JavaScript。但是C、C++没有。

JS里面区分栈内存、堆内存，分别保存不同的数据类型，那么垃圾回收机制在这两者上是否有区别呢？

二、垃圾是怎么产生的

举个例子：

let test = {name:'old'}
test = [1,2,3]

第一行代码在内存中创建了一个对象A，

第二行代码，当test执行另一个数组B时，对象A就失去了作用，它就成为了内存“垃圾”

三、V8的GC

1、标记清除算法

如何确定内存中那些内容是应该删除的垃圾？

概念：可达性

以某种方式可以访问到的值，就是具有可达性的值，它们应该保存在内存中。反之，不可达的值则需要回收，释放对应的内存空间。至于如何发现不可达的值，V8引擎采用的是标记清除算法。定期执行该算法来GC

• 标记阶段：

  第一步，给内存中所有值标记一个0值

  第二步，从一组「根」对象（如Window对象、DOM树）出发，遍历内存中所有对象，标记上1值

• 清除阶段：

  第三步，销毁所有标记为0的值，回收对应的内存空间

优点：实现简单

缺点：回收后的内存空间不连续（下面就解决这个问题）

2、标记整理算法

据说标记阶段与「标记清除算法」的过程一样，但是不太懂为什么整理内存还要进行标记

该算法达到的效果是：将仍存在在内存中的对象向内存一侧移动，从而清出大片完整的空闲内存。

3、V8的GC优化

• 优化背景：

  如果对内存中体积大、存活时间长的对象，与体积小、存活时间短、较新的内存对象采用同样的检查频率显然不够合理。

• 优化方式：

  分代垃圾回收，区分新老生代，将堆内存分为两部分，分别保存新老两代的对象

  新生代：清理频率高，内存较小，保存存活时间短、新产生的对象

  老生代：清理频率低，内存较大，保存存活时间长、体积较大的对象

  对于新老两块内存区域的垃圾回收，V8 采用了两个垃圾回收器来管控

  

4、新生代GC

• 回收算法：Scavenge算法 + 并行回收（多线程）

• 回收过程：将（新生代）堆内存一分为二：「使用区」、「空闲区」，将新对象都放入使用区、快写满的时候执行垃圾清理

  第一步，标记使用区中的活动对象

  第二步，将使用区的活动对象复制进空闲区并排序（为什么要排序？）

  第三步，将使用区内所有对象销毁，并转换「使用区」和「空闲区」（即原来的空闲区变成现在的使用区）

5、老生代GC

• 回收算法：标记清除算法、标记整理算法 + 增量标记（三色标记法+写屏障）

• 回收过程：

  第一步，将（老生代）堆内存中所有对象标记为0

  第二步，从一组根元素开始，遍历内存中的活动对象，标记为1

  第三步，清除所有标记为0的对象

  第四步，执行标记整理算法，清理内存碎片

• 「增量标记」带来的问题：

  如果仍然使用0、1两种标记，将无法获悉下一个标记阶段的起点 ==》 「三色标记法」

• 「三色标记法」

  黑色：标记过的活动对象

  白色：标记过的非活动对象 、 还没有标记的对象

  灰色：正在进行标记的对象（下个标记阶段的起点）

• 「三色标记法」存在的问题：增量中引用发生修改

  为黑色对象添加一个新的引用对象，该对象默认为白色，将会被清除，造成访问不到的错误 ==》 写屏障

  

• 「写屏障」

  一旦有黑色引用白色对象，白色对象强制变为灰色，确保下一次增量GC时能被正确标记

四、什么是「内存泄漏」

不再用到的内存，没有及时释放，就叫做内存泄漏（memory leak）

这里需要对「闭包」特别说明一下。虽然闭包也会占用着内存不释放，但这是属于我们预料之内的，所以应该不能将「闭包」归入「内存泄漏」的范畴。当然这也不是说可以随便使用、滥用闭包了。

五、如何发现「内存泄漏」

可以参考这篇文章：手把手教你排查Javascript内存泄漏 - 知乎 (zhihu.com)

六、导致「内存泄漏」的错误示例

1. 被遗忘的计时器

setTimeout和setInterval两个定时器如果没有clearTimeout/clearInterval注销掉，它内部的回调函数和依赖的变量都不能被GC回收，所以会导致「内存泄漏」。

解决方式：

• 不再需要定时器事件事，手动将其注销

2.不必要的全局变量

全局变量绑定在window对象上，在网页整个生命周期内都属于可达到活动对象，所以不会被GC销毁。

除了尽量避免使用全局变量之外，还需要注意不要出现意外的全局变量，如下：

// 没有使用声明关键字，导致bar变量被绑定到window全局对象上
function fn(){
    bar = {name:'error'}
}

// 注意：这里要与构造函数实例区分开来，构造函数实例时，是需要使用new关键字的（而且函数一般以大写字母开头）
// 这里只是调用函数，实际上下例中的this指向window全局对象
function fn(name){
    this.name = name
}
fn()

解决方式：

• （1）使用严格模式，在js文件头部添加use strict，可以避免“意外的全局变量”
• （2）将不在使用的全局变量赋值为null，可以释放掉对应的内存

3.频繁的console输出

被console使用的对象是不能被垃圾回收的，导致内存泄漏

4.DOM泄漏

var a = document.getElementById('id');
document.body.removeChild(a);
// 虽然id这个DOM节点被删除了，但是因为变量a对这个DOM节点的引用还在，所以导致DOM节点无法被GC回收
// 解决办法： a=null

参考链接

「硬核JS」你真的了解垃圾回收机制吗 - 掘金 (juejin.cn)

深入浅出 js内存泄漏 - 掘金 (juejin.cn)