簡述JavaScript的垃圾回收機制

穀雨發表於2017-09-10
JavaScript

不管是高階語言，還是低階語言。記憶體的管理都是：

  1. 分配記憶體
  2. 使用記憶體（讀或寫）
  3. 釋放記憶體

前兩步，大家都沒有太大異議。關鍵是釋放記憶體這一步，各種語言都有自己的垃圾回收（garbage collection, 簡稱GC）機制。做GC的第一步是判斷堆中存的是資料還是指標，是指標的話，說明它被指向活躍的物件。有3種判斷方法：

  1. Conservative：如果儲存格式是地址，就認為是。C/C++有用到這種演算法。
  2. Compiler hints：對於靜態語言，比如Java，編譯器是知道它是不是指標的，所以可以用這種。
  3. Tagged pointers：JavaScript用的是這種，在字末位進行標識，1為指標。

對於JavaScript而言，最初的垃圾回收機制，是基於引用計次來做的。後來升級為標記清除。

引用計次

當物件被引用次數為0時，就被回收。潛在的一個問題是：迴圈引用時，兩個物件都至少被引用了一次，將不能自動被回收。所以導致，我們常講的記憶體洩露。

// 引用計次
var a = {t: 1}; // 物件 `{t: 1}` （以下簡稱obj）被引用一次
var b = a; // obj 被引用兩次
a = null; // obj 現在為1次
b = null; // obj 現在為0次，可回收

// 迴圈引用
function fn() {
    var a = {};
    var b = {};
    a.b = b;
    b.a = a;
}

fn();

標記清除

這是當前主流的GC演算法，V8裡面就是用這種。當物件，無法從根物件沿著引用遍歷到，即不可達（unreachable），進行清除。對於上面的例子，fn() 裡面的 a 和 b 在函式執行完畢後，就不能通過外面的上下文進行訪問了，所以就可以清除了。

下面，我們簡述下V8的GC機制：

V8的GC機制

在大部分的應用場景：一個新建立的物件，生命週期通常很短。所以，V8裡面，GC處理分為兩大類：新生代和老生代。

新生代的堆空間為1M~8M，而且被平分成兩份（to-space和from-space），通常一個新建立的物件，記憶體被分配在新生代。當to-space滿的時候，to-space和form-space交換位置（此時，to空，from滿），並執行GC.如果一個物件被斷定為，未被引用，就清除；有被引用，逃逸次數+1（如果此時逃逸次數為2，就移入老生代，否則移入to-space）。

老生代的堆空間大，GC不適合像新生代那樣，用平分成兩個space這種空間換時間的方式。老生代的垃圾回收，分兩個階段：標記、清理（有Sweeping和Compacting這兩種方式）。

標記，採用3色標記：黑、白、灰。步驟如下：

  1. GC開始，所以物件標記為白色。
  2. 根物件標記為黑色，並開始遍歷其子節點（引用的物件）。
  3. 當前被遍歷的節點，標記為灰色，被放入一個叫 marking bitmap 的棧。在棧中，把當前被遍歷的節點，標記為黑色，並出棧，同時，把它的子節點（如果有的話）標記為灰色，並壓入棧。（大物件比較特殊，這裡不展開）
  4. 當所有物件被遍歷完後，就只剩下黑和白。通過Sweeping或Compacting的方式，清理掉白色，完成GC。

小補充：JavaScript的根物件

GC的時候，從根物件開始遍歷。在瀏覽器，根物件是 window；在 Node.js 中，是 global（或稱為root）.

root.png

Node.js中，每個檔案被當做一個模組，所以，當你用 var/let/const 在檔案的全域性，宣告變數的時候，作用域是當前檔案（模組）。因此，圖中 root.a 是 undefined.

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