V8 原理之垃圾回收
垃圾回收¶
V8的垃圾回收策略主要是基于分代式垃圾回收机制，其根据对象的存活时间将内存的垃圾回收进行不同的分代，然后对不同的分代采用不同的垃圾回收算法。
世代假说¶
世代假说（generational hypothesis），也称为弱分代假说（weak generational hypothesis）。这个假说表明，大多数新生的对象在分配之后就会死亡，而老的对象通常倾向于在程序运行周期中永存。
V8的内存结构¶
在V8引擎的堆结构组成中，其实除了新生代和老生代外，还包含其他几个部分，但是垃圾回收的过程主要出现在新生代和老生代，所以对于其他的部分我们没必要做太多的深入，V8的内存结构主要由以下几个部分组成：
新生代(new_space)：大多数的对象开始都会被分配在这里，这个区域相对较小但是垃圾回收特别频繁，该区域被分为两半，一半用来分配内存，另一半用于在垃圾回收时将需要保留的对象复制过来。老生代(old_space)：新生代中的对象在存活一段时间后就会被转移到老生代内存区，相对于新生代该内存区域的垃圾回收频率较低。老生代又分为老生代指针区和老生代数据区，前者包含大多数可能存在指向其他对象的指针的对象，后者只保存原始数据对象，这些对象没有指向其他对象的指针。大对象区(large_object_space)：存放体积超越其他区域大小的对象，每个对象都会有自己的内存，垃圾回收不会移动大对象区。代码区(code_space)：代码对象，会被分配在这里，唯一拥有执行权限的内存区域。map区(map_space)：存放Cell和Map，每个区域都是存放相同大小的元素，结构简单。
新生代¶
在V8引擎的内存结构中，新生代主要用于存放存活时间较短的对象。新生代内存是由两个semispace(半空间)构成的，内存最大值在64位系统和32位系统上分别为32MB和16MB，在新生代的垃圾回收过程中主要采用了Scavenge算法。
Scavenge算法的中，它将新生代内存一分为二，每一个部分的空间称为semispace，其中处于激活状态的区域我们称为From空间，未激活(inactive new space)的区域我们称为To空间。这两个空间中，始终只有一个处于使用状态，另一个处于闲置状态。
我们的程序中声明的对象首先会被分配到From空间，当进行垃圾回收时，如果From空间中尚有
存活对象，则会被复制到To空间进行保存，非存活的对象会被自动回收。当复制完成后，From空间和To空间完成一次角色互换。
对象晋升¶
当一个对象在经过多次复制之后依旧存活，那么它会被认为是一个生命周期较长的对象，在下一次进行垃圾回收时，该对象会被直接转移到老生代中，这种对象从新生代转移到老生代的过程我们称之为晋升。 对象晋升的条件主要有以下两个：
- 对象是否经历过一次
Scavenge算法 To空间的内存占比是否已经超过25%
老生代¶
在老生代中，因为管理着大量的存活对象，如果依旧使用Scavenge算法的话，很明显会浪费一半的内存，因此已经不再使用Scavenge算法，而是采用新的算法Mark-Sweep(标记清除)和Mark-Compact(标记整理)来进行管理。
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引用计数
- 在早前我们可能听说过一种算法叫做
引用计数：看对象是否还有其他引用指向它，如果没有指向该对象的引用，则该对象会被视为垃圾并被垃圾回收器回收。 - 但是一旦我们碰到
循环引用的场景，就会出现问题。 - 截至 2012 年所有的现代浏览器均放弃了
引用计数这种算法，转而采用新的Mark-Sweep(标记清除)和Mark-Compact(标记整理)算法。
- 在早前我们可能听说过一种算法叫做
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Mark-Sweep(标记清除)
Mark-Sweep(标记清除)分为标记和清除两个阶段，在标记阶段会遍历堆中的所有对象，然后标记活着的对象，在清除阶段中，会将死亡的对象进行清除。具体步骤如下：- 1、垃圾回收器会在内部构建一个
根列表，用于从根节点出发去寻找那些可以被访问到的变量。比如在JavaScript中，window全局对象可以看成一个根节点。 - 2、然后，垃圾回收器从所有根节点出发，遍历其可以访问到的子节点，并将其标记为活动的，根节点不能到达的地方即为非活动的，将会被视为垃圾。
- 3、最后，垃圾回收器将会释放所有非活动的内存块，并将其归还给操作系统。
Mark-Sweep算法存在一个问题，就是在经历过一次标记清除后，因为我们所清理的对象的内存地址可能不是连续的，所以就会出现内存碎片。为了解决这种内存碎片的问题，Mark-Compact(标记整理)算法被提了出来.- 为了解决这种内存碎片的问题，Mark-Compact(标记整理)算法被提了出来。
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Mark-Compact(标记整理)
- 回收过程中将死亡对象清除后，在整理的过程中，会将活动的对象
往堆内存的一端进行移动，移动完成后再清理掉边界外的全部内存。
- 回收过程中将死亡对象清除后，在整理的过程中，会将活动的对象
Stop The World¶
- 由于 JS 的单线程机制，垃圾回收的过程会阻碍主线程同步任务的执行。因此，一旦执行垃圾回收算法，都需要将正在执行的 JavaScript 脚本暂停下来，待垃圾回收完毕后再恢复脚本执行。
- 这种行为叫做
全停顿（Stop-The-World）。 - 为了减少垃圾回收带来的停顿时间，V8引擎又引入了
Incremental Marking(增量标记)。 - 得益于增量标记的好处，V8引擎后续继续引入了
延迟清理(lazy sweeping)和增量式整理(incremental compaction)，让清理和整理的过程也变成增量式的。同时为了充分利用多核CPU的性能，也将引入并行标记和并行清理，进一步地减少垃圾回收对主线程的影响，为应用提升更多的性能。
V8 最开始的垃圾回收器有两个特点：
- 第一个是垃圾回收在主线程上执行，
- 第二个特点是一次执行一个完整的垃圾回收流程。
由于这两个原因，很容易造成主线程卡顿，所以 V8 采用了很多优化执行效率的方案：
- 第一个方案是 并行回收，在执行一个完整的垃圾回收过程中，垃圾回收器会使用 多个辅助线程 来并行执行垃圾回收。
- 第二个方案是 增量式垃圾回收，垃圾回收器将标记工作分解为更小的块，并且穿插在主线程不同的任务之间执行。采用增量垃圾回收时，垃圾回收器没有必要一次执行完整的垃圾回收过程，每次执行的只是整个垃圾回收过程中的一小部分工作。
- 第三个方案是并发回收，回收线程在执行 JavaScript 的过程，辅助线程能够在后台完成的执行垃圾回收的操作。
- 主垃圾回收器就综合采用了所有的方案（并发标记，增量标记，辅助清理），副垃圾回收器也采用了部分方案。