JavaScript 内存管理之垃圾回收

V8

• V8 是 Google 开源的高性能 JavaScript 和 WebAssembly 引擎，用 C++ 编写。它用于 Chrome 和 Node.js 等。
• V8 实现了 ECMAScript 和 WebAssembly，并在 Windows 7 或更高版本、macOS 10.12+ 以及使用 x64、IA-32、ARM 或 MIPS 处理器的 Linux 系统上运行。
• V8 可以独立运行，也可以嵌入到任何 C++ 应用程序中。
• V8 编译 和 执行 JavaScript 源代码，处理对象的内存分配，并对不再需要的对象进行垃圾回收。
• V8 中的 stop-the-world、generational(分代)、准确 的 垃圾收集器 是 V8 高性能的关键之一。

Garbage Collector

• Garbage Collector: 垃圾回收器, 简称 GC;

• 任何垃圾收集器都有一些必须定期执行的基本任务：

  • 识别活/死对象;
  • 回收/重用死对象占用的内存;
  • 压缩/整理内存碎片（可选）;

• 这些任务可以按顺序执行，也可以任意交错执行。一种直接的方法是暂停 JavaScript 执行并在 主线程 上按顺序执行这些任务, 但是这可能会导致主线程出现卡顿和延迟问题;

那 V8 引擎中的垃圾回收器是如何工作的呢？

在了解V8 引擎中的垃圾回收器的工作机制之前，我们应该先了解一下 V8 中的 内存布局,即：Generational layout(分代布局)

Generational layout

• V8 中的堆内存被分成不同的区域，称为generations(代)。
• 其中一个 young generation(年轻代) 和 一个 old generation(老一代) 。
• 在 young generation(年轻代) 中又分为了 nursery and intermediate sub-generations;
• V8 中的堆内存被分成几代。当对象在 GC 中幸存下来时，它们会被代代相传。

The Generational Hypothesis

• The Generational Hypothesis(世代假设)，它是垃圾收集中一个重要的术语；
• 从 GC 的角度来看，大多数对象都已分配，然后立即变得不可访问。只有极少数的对象在垃圾收集中幸存下来；
• 这不仅适用于 V8 或 JavaScript，而且适用于大多数动态语言。

V8 Garbage Collector

• V8 中有两个垃圾收集器, 分别是 Major GC (Mark-Compact) 和 Minor GC (Scavenger)
• Major GC (Mark-Compact) 从整个堆内存(Heap)中收集垃圾;
• Minor GC (Scavenger) 在Young Generation(年轻代)收集垃圾;

Major GC (Mark-Compact)

Marking(标记)

• 确定可以收集哪些对象是垃圾收集的重要组成部分；
• 垃圾收集器通过使用可达性作为活跃度的依据来做到这一点；
• Marking(标记)是发现可达对象的过程;
  • GC 从一组已知对象指针开始，称为根集。这包括执行堆栈和全局对象。
  • 然后它跟随每个指向 JavaScript 对象的指针，并将该对象标记为可访问。
  • GC 跟踪该对象中的每个指针，并递归地执行此过程，直到找到并标记运行时中可访问的每个对象。

Sweeping(清扫)

• 标记完成后，GC 会发现无法访问的对象留下的连续间隙，并将它们添加到适当的free-list(空闲列表)中;
• free-list(空闲列表)由内存块的大小分隔，以便快速查找。
• 将来当我们想要分配内存时，我们只需查看free-list(空闲列表)并找到适当大小的内存块。
  

Compaction(压缩/整理)

• 将幸存的对象复制到当前未压缩的其他页面中（使用该页面的空闲列表）,这样我们就可以利用死对象留下的小而分散的内存碎片。
• 复制幸存对象有一个潜在弱点：当我们分配大量长寿命对象时，我们为复制这些对象付出了高昂的代价。因此。我们只选择一些高度碎片化的页面进行Compaction(压实/整理)，而其他页面只执Sweeping(清扫)，这不会复制幸存的对象。
  

Minor GC (Scavenger)

• 在 Scavenger 中，幸存的对象总是被复制到新的页面;
• V8 为年轻代使用了semi-space(半空间)的设计。这意味着总空间的一半始终是空的,以允许进行上述复制步骤；
• 复制步骤将所有幸存的对象移动到一个连续的内存块（在一个页面内）中。这样做的好处是消除内存碎片(死对象留下的间隙)
  
  
  
  
  
  
  

Orinoco

• Orinoco 是 V8 引擎中的垃圾回收器的项目代号；
• Orinoco 是一个采用了sequential(顺序)、stop-the-world 的垃圾回收器;
• Orinoco 是一个大部分 parallel(并行) 和 concurrent(并发) 的垃圾回收器，并带有 增量回退;