JavaScript中V8引擎的垃圾回收机制详解
作者：遇见很ok
V8是Google开发的JavaScript引擎,采用分代垃圾回收机制自动管理内存,包括新生代和老生代,新生代使用Scavenge算法快速回收短生命周期对象,老生代使用标记-清除和标记-整理算法优化长期存活对象的回收,V8通过增量标记、并发GC和增量压缩等优化策略减少垃圾回收对性能的影响
V8 是 Google 开发的 JavaScript 引擎，它用于 Chrome 浏览器和 Node.js。V8 采用垃圾回收（Garbage Collection, GC）机制自动管理内存，避免手动分配和释放内存所带来的复杂性。
V8 的垃圾回收主要采用分代垃圾回收（Generational Garbage Collection），并结合标记-清除（Mark-Sweep）、**标记-整理（Mark-Compact）和增量标记（Incremental Marking）**等算法优化性能。
1. V8 的内存管理
V8 将堆内存（Heap）分为两个主要的区域：
- 新生代（Young Generation）：存储存活时间较短的小对象（临时对象）。
- 老生代（Old Generation）：存储存活时间较长或体积较大的对象。
（1）新生代（Young Generation）
特点：
- 这里的对象通常是短暂的，生命周期短。
- 它的空间较小，一般只有 1-8 MB。
- 主要采用 Scavenge（清除）算法 进行垃圾回收。
Scavenge 算法（复制算法）：
- 新生代堆分为两个半区：
- From 空间（当前活跃对象所在区域）。
- To 空间（空闲区域）。
回收过程：
- 在 From 空间中标记存活对象。
- 将存活对象复制到 To 空间（如果存活时间较长，则晋升到老生代）。
- 清空 From 空间。
- 交换 From 和 To 空间的角色（即 To 变成 From，下次回收时使用）。
对象晋升到老生代的条件：
- 对象在 From 和 To 空间之间多次存活（通常经过 2 次 GC）。
- To 空间放不下该对象（大对象也会直接分配到老生代）。
（2）老生代（Old Generation）
特点：
- 这里存储的是生命周期较长的对象。
- 由于对象较多，不能像新生代那样使用复制算法（成本太高）。
- 主要采用 标记-清除（Mark-Sweep） 和 标记-整理（Mark-Compact） 进行垃圾回收。
标记-清除（Mark-Sweep）算法：
- 遍历所有对象，标记存活的对象。
- 清除未标记的对象（即垃圾）。
- 但这样会导致内存碎片化。
标记-整理（Mark-Compact）算法（优化碎片化问题）：
- 先标记存活的对象。
- 把存活对象向一端移动，压缩内存，减少碎片化。
- 清理未使用的内存。
2. 垃圾回收优化策略
为了优化垃圾回收性能，V8 采用了一些优化策略：
（1）增量标记（Incremental Marking）
问题：老生代的垃圾回收会导致长时间的暂停（Stop-The-World）。
解决方案：V8 使用 增量标记（Incremental Marking） 方式：
- 将标记工作拆分为多个小任务，分批进行，而不是一次性完成。
- 这样可以减少 JavaScript 线程的长时间停顿，提高应用的流畅度。
（2）并发垃圾回收（Concurrent Garbage Collection）
- V8 在标记存活对象时，尽可能让 GC 和应用逻辑并行运行，提高 CPU 利用率。
（3）延迟清理（Lazy Sweeping）
- 清除阶段采用懒清理，只在需要时才回收内存，而不是一次性清理所有垃圾。
（4）增量压缩（Incremental Compaction）
- 标记-整理算法也可以拆分为增量操作，避免长时间的暂停。
3. 垃圾回收触发条件
V8 触发垃圾回收的条件包括：
- 新生代堆满（触发 Scavenge GC）。
- 老生代堆满（触发 Mark-Sweep 或 Mark-Compact GC）。
- 手动触发（例如
global.gc()在 Node.js 中可手动触发 GC，需--expose-gc选项）。 - 内存压力过大（可能导致强制 GC）。
4. 性能优化建议
为了减少垃圾回收的影响，提高 JavaScript 应用的性能，可以遵循以下优化策略：
- 避免创建过多临时对象（减少新生代 GC 触发频率）。
- 使用对象池复用对象（避免频繁创建和销毁）。
- 避免大对象频繁进入老生代（减少老生代 GC 触发）。
- 减少全局变量（防止不必要的内存占用）。
- 手动释放引用（避免内存泄漏）。
- 使用 WeakMap、WeakSet（让对象在不被引用时自动释放）。
总结
V8 的垃圾回收机制主要基于分代回收：
- 新生代使用Scavenge（复制）算法，快速清理短生命周期对象。
- 老生代使用标记-清除、标记-整理等算法，优化长期存活对象的回收。
- 通过增量标记、并发 GC、增量压缩等优化策略，减少垃圾回收对性能的影响。
了解 V8 的 GC 机制有助于编写更高效的 JavaScript 代码，避免性能瓶颈。
以上为个人经验，希望能给大家一个参考，也希望大家多多支持脚本之家。