js垃圾回收机制Chrome v8举例

2021-10-15  本文已影响0人  9月的甜橙子

栈空间的垃圾回收

当一个函数执行结束之后,JavaScript 引擎会通过向下移动 ESP(记录当前执行状态的指针) 来销毁该函数保存在栈中的执行上下文。
函数执行全部结束之后,ESP 应该是指向全局执行上下文的。

堆空间的垃圾回收

要回收堆中的垃圾数据,就需要用到 JavaScript 中的垃圾回收器了。所以,接下来我们就来通过 Chrome 的 JavaScript 引擎 V8 来分析下堆中的垃圾数据是如何回收的。
不过在正式介绍 V8 是如何实现回收之前,你需要先学习下代际假说(The Generational Hypothesis)的内容,这是垃圾回收领域中一个重要的术语,后续垃圾回收的策略都是建立在该假说的基础之上的,所以很是重要。
代际假说有以下两个特点:第一个是大部分对象在内存中存在的时间很短,简单来说,就是很多对象一经分配内存,很快就变得不可访问;第二个是不死的对象,会活得更久。其实这两个特点不仅仅适用于 JavaScript,同样适用于大多数的动态语言,如 Java、Python 等。

V8垃圾回收

副垃圾回收器-回收新生代垃圾

新生代中采用的 Scavenge 算法。所谓 Scavenge 算法,是把新生代空间对半划分为两个区域,一半是对象区域,一半是空闲区域。
所以每次执行清理操作时,都需要将存活的对象从对象区域复制到空闲区域。但复制操作需要时间成本,如果新生区空间设置得太大了,那么每次清理的时间就会过久,所以为了执行效率,一般新生区的空间会被设置得比较小。

主垃圾回收器-回收老生代垃圾

除了新生区中晋升的对象,一些大的对象会直接被分配到老生区。因此老生区中的对象有两个特点,一个是对象占用空间大,另一个是对象存活时间长。主垃圾回收器是采用标记 - 清除(Mark-Sweep)的算法进行垃圾回收的。

上面的标记过程和清除过程就是标记 - 清除算法,不过对一块内存多次执行标记 - 清除算法后,会产生大量不连续的内存碎片。而碎片过多会导致大对象无法分配到足够的连续内存,于是又产生了另外一种算法——标记 - 整理(Mark-Compact),这个标记过程仍然与标记 - 清除算法里的是一样的,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,然后直接清理掉端边界以外的内存。

全停顿

现在你知道了 V8 是使用副垃圾回收器和主垃圾回收器处理垃圾回收的,不过由于 JavaScript 是运行在主线程之上的,一旦执行垃圾回收算法,都需要将正在执行的 JavaScript 脚本暂停下来,待垃圾回收完毕后再恢复脚本执行。我们把这种行为叫做全停顿(Stop-The-World)。

为了降低老生代的垃圾回收而造成的卡顿,V8 将标记过程分为一个个的子标记过程,同时让垃圾回收标记和 JavaScript 应用逻辑交替进行,直到标记阶段完成,我们把这个算法称为增量标记(Incremental Marking)算法

总结

垃圾回收策略一般分为手动回收和自动回收,java python JavaScript等高级预言为了减轻程序员负担和出错概率采用了自动回收策略。JavaScript的原始类型数据和引用数据是分别存储在栈和椎中的,由于栈和堆分配空间大小差异,垃圾回收方式也不一样。栈中分配空间通过ESP的向下移动销毁保存在栈中数据;堆中垃圾回收主要通过副垃圾回收器(新生代)和主垃圾回收器(老生代)负责的,副垃圾回收器采用scavenge算法将区域分为对象区域和空闲区域,通过两个区域的反转让新生代区域无限使用下去。主垃圾回收器采用Mark-Sweep(Mark-Compact Incremental Marking解决不同场景下问题的算法改进)算法进行空间回收的。无论是主副垃圾回收器的策略都是标记-清除-整理三个大的步骤。另外还有新生代的晋升策略(两次未清除的),大对象直接分配在老生代。

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