Chorme 浏览器中的内存管理及垃圾回收

v8是谷歌用C++开发的JS引擎，Chrome浏览器和nodejs环境中，其自带垃圾回收机制，让开发者更加专注程序开发当中去，但作为开发者了解其基本构成及操作机制还是还有必要的，本文主要讲述内存管理及垃圾回收。

V8内存构成

从广义上来看，内存可以分为两个部分 栈和堆。这两个概念大家应该都很熟悉，这里就粗略带过一下；
栈是指调用栈，特点是后进先出，储存的是基础类型即：string/number/boolean/null/undefined/symbol
堆是内存堆，特点是先进先出，储存的是引用类型即：object/array/function

下面着重看下内存堆的构成（Heap memory of Resident Set）👇

• 新生代区（容量小，通常1M~8M，采用Scavenge算法）

# 更改新生代的内存限制，单位mb
node --max-semi-space-size=1024=64 index.js

新生代存储的是新对象的地方，并且大部分对象的生命周期都很短，如果经过2次GC还存活的对象会自动归入老生代区域，这是JS引擎的对象晋升策略，由副垃圾回收器管理。

• 老生代区（容量大，采用Mark-Sweep和Mark-Compact算法）

# 更改老生代的内存限制，单位mb
node --max-old-space-size=2048 index.js

老生代存储的是新生代晋升过来的对象，一般存活时间较长，这片区域由主垃圾回收器管理。

• 大对象区

这是大于其他空间大小限制的对象存储区域，该区域的对象不会进行垃圾回收。

• 代码区

这是JIT编译器存储编译代码块的地方，唯一可执行的内存空间。

• map区

存放对象的Map信息，每个Map对象固定大小，为了能够快速定位，所以将该空间单独出来。

垃圾回收GC（Garbage Collection）

以上了解了V8分配内存的机制，下面来 看v8的内存回收过程。
垃圾回收器只会针对新生代内存区、老生代指针区及老生代数据区进行垃圾回收。
新生代的对象主要通过Scavenge算法进行回收，在Scavenge算法实现中，主要采用了Cheney算法，该算法会将内存一分为二，分别为semispace From 空间 和semispace To 空间，使用中，对象分配到From空间，回收时非存活对象占用空间被释放，存活对象复制到To 空间，再进行空间角色交换，即空闲区域变成对象区域，对象区域变空闲区域（角色反转），还有一个好处就是，回收后内存是碎片话的，通过角色反转，可以实现内存整理，形成连续的内存空间，方便再次存储。在对象复制过程采用了广度优先遍历算法(BSF)。

Tips：Scavenge算法只能使用堆内存一半的空间，但由于新生代中的对象的存活时间较短，这样复制所需的开销就很小，这是一种典型的牺牲空间换取时间的算法

当一个对象经过多次Scavenge算法进行复制后，还处于存活状态，说明这个对象的存活时间较长，应该移入老生代内存中，这个过程称为对象晋升
除了2次复制后还存活的对象会进行晋升，满足下面这种情况也同样会进行晋升，就是对象被复制到To 空间时，To 空间的存储空间已经使用超过25%，那么这个对象会直接晋升到老生代区域。

OK，接下来着重看下老生代的垃圾回收策略。

新生代的Scavenge算法高效的同时也有个明显的缺点就是空间利用率低，只有50%的空间处于使用状态，存活对象时间较短，相反在老生代中的对象存活时间较长，且对象占用的空间也较大，如果再用Scavenge算法来做回收策略效率将大大的打折扣，选择在老生代里就选择了Mark-Sweep和Mark-Compact算法进行。

Mark-Seep
标记-清除法是一种非常基础和常见的垃圾收集算法，该算法是J.McCarthy等人在1960年提出并应用于Lisp语言。当堆中的有效内存空间被耗尽后，会停止整个程序（stop the world），然后进行标记和清除工作。
标记：收集器(Collector)从引用根节点(Root GC)开始遍历，标记所有被引用的对象即可达对象；
清除：标记完成后，简单来说未被标记的对象将进行回收处理，释放其内存空间；
这种方式也有缺点：
一、效率不高
二、在进行执行的时候需要停止整个应用进程，用户体验差
三、这种方式清理出来的内存空间是不连续的，会产生内存碎片

Mark-Compact
顾名思义，这是一种标记-整理机制，其标记过程和标记-清楚算法一样，但后续步骤不是直接对可回收对象进行清理，而是让所有存活的对象都向一端移动，然后直接清理对象边界以外的内存区域，这样就能得到连续的内存块空间。

process.memoryUsage();
// 输出内容（单位:字节）
{
  rss: 134021120,     // 常驻内存大小（resident set size），包括代码片段、堆内存、栈等部分。
  heapTotal: 5054464, // V8 的堆内存总大小；
  heapUsed: 3261088,  // 占用的堆内存；
  external: 1668750,  // V8 之外的的内存大小，指的是 C++ 对象占用的内存，比如 Buffer 数据。
  arrayBuffers: 9916. // ArrayBuffer 和 SharedArrayBuffer 相关的内存大小，属于 external 的一部分。
}

Tips: 涉及到内存溢出测试的时候，注意不要拿Buffer对象测试，因为Buffer是Node.js特有的处理二进制的对象，它不是在V8中实现，是Node.js用C++另外实现，不通过V8分配内存，属于堆外内存。

垃圾回收区域
major-gc.gif