GC垃圾处理,JS性能优化

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内存管理介绍

内存: 由可独写单元组成,表示一片可操作空间
管理: 人为的去操作一片空间的申请、使用和释放
内存管理: 开发者主动申请空间、使用空间、释放空间

管理流程: 申请→使用→释放

JavaScript中内存管理

申请内存空间
使用内存空间
释放内存空间

一个简单的js管理流程

// 申请
let obj = {};
// 使用
obj.name = "obj";
// 释放
obj = null;

Javascript中的垃圾

JavaScript中内存管理是自动的
对象不再被引用时是垃圾
对象不能从根上访问到时是垃圾

JavaScript中的可达对象

可以访问到的对象就是可达对象(引用、作用域链)
可达的标准是从根出发是否能够被找到
JavaScript中的根就可以理解为是全局变量对象

以下代码中存在两次引用,有可达对象

let obj = { name: "xm" };
let ali = obj;
ali = null;
console.log(ali); // null
console.log(obj); // { name: 'xm' }

GC算法

GC 定义与作用

GC 就是垃圾回收机制的简写
GC 可有找到内存中的垃圾、并释放和回收空间

GC里的垃圾是什么

程序中不再需要使用的对象

function func() {
    name = "lg"
    return `${name} is a coder`
}
func()

程序中不能再访问到的对象

function func() {
    const name = 'lg'
    return `${name} is a coder`
}
func()

GC 算法是什么

GC 是一种机制,垃圾回收器完成具体的工作
工作的内容就是查找垃圾释放空间、回收空间
算法就是工作时查找和回收所循环的规则

常见GC算法

引用计数
标记清除
标记整理
分代回收

引用计数

核心思想：设置引用数，判断当前引用数是否为0
引用计数器
引用关系改变时修改引用数字
引用数字为0时立即回收

引用计数算法实现原理，判断对象的引用计数数值是否为0

const user1 = { age: 11 };
const user2 = { age: 22 };
const user3 = { age: 33 };

const nameList = [user1.age, user2.age, user3.age];

function fn() {
    num1 = 1;
    num2 = 2;
}
fn();
// num1和num2是挂载在当前window对象下的 对于这些变量来说引用计数肯定不是0

function fn2() {
    // 加上关键字之后表示num3  num4只能在fn函数作用域内生效
    const num3 = 1;
    const num4 = 2;
}
// 调用fn2()结束之后找不到num3和num4，那么引用计数就会变为0,GC开始工作，就会回收空间
fn2();

引用计数算法的优点
- 发现垃圾时立即回收
- 最大限度减少程序暂停
引用计数算法缺点
- 无法回收循环引用的对象
- 时间开销大

function fn() {
    const obj1 = {}
    const obj2 = {}
    // 对象循环引用,作用域内有一个互相的指引关系,所有引用计数并不为0
    // 此时引用计数算法下的GC无法将这两个空间回收
    obj1.name = obj2
    obj2.name = obj1

    return 'lg is a coder'
}
fn()

标记清除

核心思想: 分标记和清除二个阶段完成
遍历所有对象找标记活动对象
遍历所有对象清除没有标记的对象
回收相应的空间
标记清除的优点
- 可以回收循环引用的对象
标记清除的缺点
- 地址不连续,空间碎片化,浪费空间
- 不会立即回收垃圾对象

标记整理

标记整理可以看作是标记清除的增强
标记阶段的操作和标记清除一致
清除阶段会先执行整理,移动对象位置,在地址上连续再清除

标记整理优点
- 减少碎片化空间
标记整理缺点
- 不会立即回收垃圾对象

V8

V8是一款主流的JavaScript执行引擎
V8采用即使编译
V8内存有限制,64位系统是1.5G, 32位系统是800MB
- 对于web应用来说这个内存大小时足够使用的
- 内部垃圾回收机制决定

V8垃圾回收策略

采用分代回收思想
内存分为新生代、老生代

V8内存分配

V8内存空间一分为二
新生代对象说明
- 小空间用域存储新生代对象(32MB | 16MB) 内存一样有限制
- 新生代指的就是存活时间较短的对象(局部作用域中的)
老生代对象说明
- 老生代对象存放在右侧老生代区域
- 内存限制(1.4G | 700MB)
- 老生代对象指存活时间较长的对象(全局变量,闭包)

V8新生代对象回收实现

回收过程采用复制算法 + 标记整理
- 新生代内存区分为二个等大小的空间
- 使用中的空间为From, 空闲的空间为To
- 活动对象存储于From空间
- 标记整理后将活动对象拷贝至To
- From与To交换空间完成释放

回收细节说明

拷贝过程中可能出现晋升
- 晋升就是将新生代对象移动至老生代
一轮GC还存活的新生代需要晋升
To空间使用率超过25%也会晋升

V8老生代对象回收实现

回收过程主要采用标记清除、标记整理、增量标记算法
- 首先使用标记清除完成垃圾空间的回收
- 如果新生代对象晋升时老生代对象内部内存不足,则会采用标记整理进行空间优化
- 采用增量标记对回收效率进行优化
- 增量标记工作原理：对象存在直接可达和间接可达，将遍历对象标记，拆分成多个小步骤，先标记直接可达对象。间接可达的标记与程序执行交替执行，最终完成清除。

细节对比