大家好，今天分享的主題為 JavaScript 記憶體管理機制，本次分享將從以下三部分進行講述：
- js 記憶體管理與 js 垃圾
- 常見的 GC 演算法
- V8 引擎的垃圾回收
js 記憶體管理與 js 垃圾
關於 JavaScript 記憶體管理機制，相信大家都有所瞭解。我們就簡單看一下 js 記憶體管理與 js 垃圾。JavaScript 記憶體管理是由 JS 自動操作的，不需要人為進行參與，這些記憶體管理包含以下三項：
- 申請記憶體空間
- 使用內容空間
- 釋放內容空間
而 js 垃圾是指物件不在引用時、物件不能從根上訪問到時，都可以被稱為 js 垃圾。其他部分包括引用和可達物件這些大家肯定很熟悉了，我們就不再多說。下面我們談一談 GC 演算法。
GC 演算法
GC 演算法其實是為了找到記憶體中的垃圾，並釋放和回收空間。這裡所說的的垃圾，是指演算法中認為程式中不再需要使用的物件，與程式中不能訪問到的物件。
說回 GC 演算法，這個是比較概念性的內容，我們簡單歸納一下。GC 是一種自記憶體中查詢垃圾釋放空間、回收空間的一個垃圾回收器機制。演算法則是工作時查詢和回收所遵循的規則。常見 GC 演算法有引用計數、標記清除、標記整理、分代回收。
引用計數
引用計數曾經主要用於 IE8 以下的瀏覽器，現在的瀏覽器已不再使用，因此只做簡單介紹。引用計數的基本原理是記錄跟蹤每一個值被引用的次數，被引用則計數加一，被釋放則減一，當數值為零時則代表該值所在記憶體已經不再使用，因此釋放所佔空間。引用計數的優點是引用次數實時監控，所以回收垃圾能夠及時回收，從而最大限度減少程式暫停卡頓時間。但也是因為一直在運作，所以資源消耗和時間開銷大，無法回收迴圈引用的物件。
標記清除
標記清除分為分為標記和清除兩個階段，其核心思想是遍歷所有物件，找標記活動物件，即前面提到的可達物件，清除沒有標記的物件，以及回收沒有標記物件的空間。
上圖是 global 的查詢簡易流程圖。其中左側 A、B、C、D、E 表示可查到的物件，右側 a1、b1 表示迴圈引用物件。其中 a1 為引用計數，而因為引用計數一直在運作，無法回收迴圈引用的物件的缺點，可以反向找到正在迴圈引用的物件。
這也是標記清除的優點，可以解決物件迴圈的引用回收問題。但是標記清除的缺點是空間碎片化，無法及時回收垃圾物件。因為它需要先標記再清除，不能像引用計數一樣對值進行實時監控，因此無法讓空間最大化使用。通過下圖可以簡單看一下標記清除的空間碎片化特點。
標記整理
上面提到標記清除有空間碎片化的缺點，而標記整理優化了這個缺點。從名字也可以聯想到，標記整理是標記清除的增強。標記整理在標記階段的操作和標記清除一致，但是在清除階段會先執行整理，再進行清除。這種方式能夠有效減少碎片化空間。和標記清除一樣，標記整理也不能實時回收垃圾物件。
我們通過下面三張圖對標記整理進行一個簡單直觀的瞭解。
可以看到在進行垃圾回收前，活動空間和非活動空間是混雜的。而在確定進行回收後，標記整理會對空間進行歸類整理，將活動空間和非活動空間統一整理到一起，形成下圖的結果：
之後再進行標記清除就能夠避免回收操作避免出現大量碎片化空間，讓空間最大化應用。
看完了 GC 演算法，以 V8 引擎為例我們具體來看一下 GC 演算法在 JS 垃圾回收裡的使用。
V8 引擎的垃圾回收
V8 是一款當下較為主流 JavaScript 執行引擎，採用即時編譯，處理速度很快。V8 的記憶體是設限的，比如 64 位作業系統的上限是 1.4T，下限是 700M，32 位作業系統的上下限分別為 64M 和 32M。
V8 採用分代回收的垃圾回收策略，將記憶體分為新生代和舊生代兩種，並對不同的物件採用不同的對應演算法。
上圖是 V8 的記憶體分配示意圖，可以清除看到 V8 記憶體空間分為兩部分。左邊的 from 和 to 是新生代，佔用的空間比較小（32M｜16M），這裡的新生代指的是存活時間短的儲存區。右邊紅色的部分則是存活時間較長的老生代儲存區。
V8 常用的 GC 演算法有以下 5 種：
- 分代回收
- 空間複製
- 標記清除
- 標記整理
- 標記增量
這其中新生代採用複製演算法和標記整理進行垃圾回收，老生代使用標記清除、標記整理和增量標記進行垃圾回收。
V8 新生代物件回收實現
上圖為 V8 新生代物件回收實現圖，採用複製演算法和標記整理結合的方式進行垃圾回收。新生代記憶體區的兩個等大空間，From 代表使用空間用於儲存活動物件，To 代表空閒空間。V8 的新生代物件回收是通過標記整理將物件完成整理後拷貝到 To，然後將 To 和 From 進行空間交換，並釋放整理後的無用物件所佔空間。需要注意的是，在將整理物件拷貝到 To 時可能會出現晉升。晉升指的是將新生代物件移動至老生代儲存區。晉升通常有兩個條件，其一是在進行一輪 GC 後還活著的新生代物件可以晉升，其二是 To 空間的使用率超過 25%。
V8 老生代物件回收實現
V8 老生代的回收過程採用標記清除、標記整理和標記增量結合的方式。一般在進行垃圾回收時會通過標記清除完成垃圾空間的回收，但是當新生代移動到老生代，而老生代記憶體不夠時，則會通過標記整理進行空間優化，並使用增量標記進行效率優化。
標記增量其實是通過對標記操作進行標記的方法，讓時間安排變得合理。這句話可能有些繞，簡單說就是在垃圾回收時，讓標記系統在標記時分出不同的時間段，分別進行標記和執行，讓二者的操作間隔開，從而優化時間安排，這會讓頁面在體感上更為順暢。