垃圾回收的由来(GC)

每台电脑可使用的内存是有限的，假如没有垃圾回收，当程序不断申请内存，随着程序的体积变大，可使用的内存也会变少，当申请的空间过多时，就会造成内存泄露。这就是垃圾回收技术存在的意义。对于 JavaScript 来说，尽管在底层已经有了自动的垃圾回收机制，但是由于闭包的存在，会非常容易造成内存泄露，对程序造成不可逆的影响。而如何对垃圾进行回收，是非常值得研究的一个问题。

V8 的垃圾回收机制

主要垃圾回收算法

对于V8引擎来说，是将变量分配到堆内存上，再采用垃圾回收算法进行清理。而V8主要采用的就是分代式垃圾回收算法。

v8 的内存分代

在实际的应用场景中，人们发现没有一种合适的垃圾回收算法能够胜任所有场景。因为对于不同的变量具有不同的生命周期，不同的算法只能针对不同的场景。为此V8研究出了一种在大部分场景中都能适用的垃圾回收机制，也就是所谓的分代式垃圾回收。

在V8中，主要将内存分为新生代和老生代。新生代中主要是存活时间较短的对象，而老生代中主要是存活周期较长的对象，V8根据不同空间采取不同的回收算法。

Scavenge 算法

在分代的基础上，新生代中的对象主要采用 Scavenge算法，将新生代空间分为两个相等大小的空间，一部分称为From，另一部分称为To。在分配对象的过程中，我们会先将变量放到From中，而在垃圾回收的过程中，我们会将存活的对象复制到To空间中，没存活的对象将会自动被垃圾回收。当一次垃圾回收完成后，将From和To空间进行互换，也就是将原来的From当成下一轮的To空间。这样一来，在垃圾回收的过程中，我们只需要复制存活的对象。对于存活周期短的对象而言，存活率较低，需要复制的对象较少，所以它在时间效率上具有优秀的表现。

这是一种典型的牺牲空间换取时间的算法，但是新生代的对象存活周期都较短，所以适合这种算法。

当一个对象经过多次复制后，就会被认为存活周期较长的对象。对于存活周期较长的对象，会将他们移入老生代空间。对于这个移入的过程，我们称其为对象晋升。对象晋升只需要具备两个条件其中的一个就可以完成。

1. 该对象已经经历过一次 Scavenge 算法
2. To空间内存占用比已经超出限制

在将对象从From复制到To空间之前，我们会检查它的内存地址判断是否经历过移动，如果已经移动过，会将该对象从From复制到老生代中，完成对象晋升。

第二个条件是当To空间中的内存比已经超出限制，如果内存占比过大，在完成复制过程后，该To会被当成From空间，这样在下一次内存分配的时候会造成空间不足以分配的情况，为了防止这种事情发生，Node底层会将其直接复制到老生代中。

而在老生代中，由于对象的存活周期较长，并且占用内存较大，盲目复制将会非常浪费性能，所以对老生代来说，Node采用了其它算法。

Mark-Sweep 和 Mark-Compact

为了解决上述两个问题，V8决定使用Mark-Sweep算法，也就是标记清除法。在垃圾回收的过程中，会将死亡的对象进行标记，在随后的清除阶段会将标记的对象进行清除。在老生代中，由于对象周期存活较长，所以死亡的对象比较少，只对死亡的对象进行标记效率较高，而在新生代中，由于存活周期较短，我们只复制存活的对象，这样就能大大的提高回收效率。

当老生代完成一次内存回收后，内存中间可能会有残留的碎片空间，这些碎片空间看似没有影响，但当往老生代复制较大的对象时，老生代内存中没有足够大的连续空间，这会造成垃圾回收提前进行，十分影响性能。

为了解决内存不连续的问题，Mark-Compact被提了出来。Mark-Compact意为标记整理。在一次垃圾回收之后，将剩余内存碎片向同一端进行移动，把不连续的碎片合成连续的内存空间。Mark-Compact和Mark-Sweep是相辅相成的，两种算法同时进行，对性能进行最大化利用。

Increment Marking

由于 Js 是单线程的脚本语言，不能同时进行逻辑处理和垃圾回收，这就意味着在垃圾回收的过程中，无法进行逻辑处理，十分影响性能。这种需要停止全部应用逻辑的行为成为”全停顿”。在V8的分代式回收算法中，新生代的对象占用内存较小，采用全停顿没有压力，而老生代中的对象占用空间较多，采用全停顿会占用较长时间，因此引申出了增量标记的算法。在标记的过程中会采用先标记一部分对象，再执行 Js 应用逻辑，反复进行此过程，将全部标记改为逐步标记，大大降低了对 Js 应用逻辑的影响。

总结

V8的性能十分优秀，这得益于他的垃圾回收机制，将堆内存划分为新生代和老生代，对于不同的情况进行不同的处理，使得V8在处理浏览器的内存过程时拥有较高的性能，这种思想非常值得学习。