一文读懂V8垃圾回收机制——新生代Scavenge、老生代Mark-Sweep和Mark-Compact

1 V8内存管理

1.1 V8n内存限制

64位系统可用1.4G内存
32位系统可用0.7G内存

1.2 V8内存管理

JS对象都是通过V8进行分配管理内存的
process.memoryUsage()返回一个对象，包含了Node进程的内存占用信息

console.log(process.memoryUsage());//结果如下：{rss: 19550208,  // 所有内存占用，包括指令区和堆栈heapTotal: 5533696, // “堆”占用的内存，包括用到的和没用到的heapUsed: 2645088, // 用到的堆的部分。判断内存泄漏，以heapUsed字段为准external: 778349 // V8引擎内部的C++对象占用的内存}

所有内存占用结构图：

------------------------------------------|                                        ||       Resident Set 所有内存占用          ||                                        ||      ----------------------------      ||      |  代码区域 Code Segment     |      ||      ----------------------------      ||                                        ||      ----------------------------      ||      |  栈(Stack)：本地变量、指针  |      ||      ----------------------------      |   |                                        ||      ----------------------------      ||      |  HeapTotal(堆)：对象,闭包  |      ||      |                          |      ||      |   ---------------------  |      |   |      |   |heapUsed 使用到的堆。|  |      | |      |   |     判断内存泄漏，  |  |      ||      |   |   以heapUsed字段为准|  |      ||      |   ---------------------  |      |   |      |                          |      ||      ----------------------------      |------------------------------------------

上图举例：
- var a = {name:‘yuhua’};这句代码会做如下几步：
  - 将这句代码放入“代码区域 Code Segment”
  - 将变量a放入“栈(Stack)：本地变量、指针”
  - 将{name:‘yuhua’}放入“HeapTotal(堆)：对象,闭包”
- 注意：基本数据类型都在栈中，引用类型都在堆中

1.3 为何限制内存大小

因为V8垃圾收集工作原理导致的，1.4G内存完全一次垃圾收集需要1s以上
这个垃圾回收这段时间(暂停时间)成为Stop The World，在这期间，应用的性能和响应能力都会下降

1.4 如何打开内存限制

一旦初始化成功，生效后不能修改
-max-new-space-size 最大 new space 大小，执行scavenge回收，默认16M，单位KM
-max-old-space-size,最大 old space 大小，执行MarkSweep回收，默认1G，单位MB

2.V8的垃圾回收机制

V8是基于分代的垃圾回收
不同代垃圾回收机制也不一样
按存货的时间分为新生代和老生代

2.1 分代

年龄小的是新生代，由From区域和To区域两个区域组成
- 在64位系统里，新生代内存是32M，From区域和To区域各占16M
- 在32位系统里，新生代内存是16M，From区域和To区域各占8M
年龄大的是老生代，默认情况下：
- 64位系统下老生代内存是1400M
- 32位系统下老生代内存是700M

2.2 新生代的垃圾回收(新生代GCGC)

2.2.1 过程

新生代区域一分为二，每个16M，一个使用，一个空闲
开始垃圾回收的时候，会检查FROM区域中的存活对象，如果还活着，拷贝到TO空间，所有存活对象拷贝完后，清空(释放)FROM区域
然后FROM和To区域互换

2.2.2 特点

新生代扫描的时候是一种广度优先的扫描策略
- 什么叫做广度优先的扫描策略？这里涉及到扫描指针跟分配指针
  - 举例：
    - 假设全局变量下的变量A引用了变量B和变量C，变量B引用了变量D，变量E没被引用
```
    ROOT↓A          E↓→ → →↓    ↓B    C↓D
```
    - 那么在to区域，存在一个扫描指针和分配指针，起初都指向最开始
    - 然后A发现被全局引用，那么A拷贝到to区域，这时候扫描指针指向A，分配指针指向后面一位
```
    A↑   ↑SM  FP
```
    - 然后A又引用了B，这时候把B拷贝到to区域，放在A后面，扫描指针还是指向A，分配指针往后移动一位
```
    A   B↑       ↑SM     FP
```
    - 然后再看A又引用了C，这时候把C拷贝到to区域，放在B后面，扫描指针还是指向A，分配指针往后移动一位
```
    A   B   C  ↑           ↑SM          FP
```
    - 然后发现A没有引用其他了，那将扫描指针往后移动一位指向B
```
    A   B    C↑        ↑SM       FP
```
    - 然后发现B没有引用其他了，那再将扫描指针往后移动一位指向C
```
    A   B    C↑     ↑SM    FP
```
    - 然后C也没有引用其他了，还剩下D，D不存在引用，所以不需要移动到to区域，这时候清空FROM区域，然后将FROM和To交换。
    - 这就完成了一次垃圾回收。
新生代的空间小，存活对象少
当一个对象经理多次的垃圾回收依然存活的时候，生存周期比较差的对象会被移动到老声带，这个移动过程被称为晋升或升级
- 经历过5次以上的回收还存在
- TO的空间使用占比超过25%，或者超大对象
浏览器的memory中可以通过拍快照看变量是否被垃圾回收
置为undefined 或 null 都能将引用计数减去1

2.2.3 举例

例一：

    function Person(){this.name = name;}let p1 = new Person('yuhua1');// 引用计数为1let p2 = new Person('yuhua2');// 引用计数为1// p1 p2 不会被自动销毁,因为全局(虽然是let)，如果是局部，会自动销毁

例二：

    function Person(){this.name = name;}let p1 = new Person('yuhua1');// 引用计数为1let p2 = new Person('yuhua2');// 引用计数为1setTimeout(function(){p1 = null;// 3秒后引用计数减1，变成0，就销毁，}, 3000)setTimeout(function(){p1 = null;// 10秒后引用计数减1，变成0，就销毁，}, 10000)

例三：

    function Person(name){this.name = name;}let set = new Set();let p1 = new Person('yuhua');//引用计数为1set.add(p1);//引用计数为2p1 = null;//引用计数减1，为1，并不会销毁,虽然p1确实变为null了//这时候怎么销毁p1,不能再将p1置为null，这是没用的。由于p1是被set引用，所以应该将set销毁，这样才能销毁p1set = null;//这时候p1引用计数减1，为0，销毁。同时set引用计数也为0，也销毁了

例四：

    function Person(name){this.name = name;}let PersonFactory = function(name){let p = new Person(name);return function(){console.log(p);}}let p1 = PersonFactory('zfpx');// 这里的p引用计数为1p1();//这里的p引用计数为2

2.3 老生代的垃圾回收策略

2.3.1 基础

老生代垃圾回收策略分为两种
- mark-sweep 标记清除
  - 标记活着的对象，虽然清楚在标记阶段没有标记的对象，只清理死亡对象
  - 会出现的问题：清除后内存不连续，碎片内存无法分配
- mark-compact 标记整理
  - 标记死亡后会对对象进行整理，活着的左移，移动完成后清理掉边界外的内存(死亡的对象)
老生代空间大，大部分都是活着的对象，GC耗时比较长
在GC期间无法想听，STOP-THE-WORLD
V8有一个优化方案，增量处理，把一个大暂停换成多个小暂停 INCREMENT-GC
- 也就是把大暂停分成多个小暂停，每暂停一小段时间，应用程序运行一会，这样垃圾回收和应用程序交替进行，停顿时间可以减少到1/6左右

2.3.2 过程

假设有10个大小的内存，内存占用了6个，

Mark-Sweep模式垃圾回收：

那么会给每个对象做上标记：如下图

A   b   C   d   E   f  空  空 空 空//对上面每个对象做上标记，大写表示活着，小写表示死了//这时候，会存在一个问题，就是内存碎片无法使用，因为小写的内存没有跟后面空空空空的内存放在一起，不能使用

这时候小写(死)的都会被干掉，只保留大写(活)的，导致的问题就是内存碎片无法使用

Mark-Compact模式垃圾回收：

将活的左移

    A C E b d f 空 空 空 空

然后回收死了的区域

    A C E 空 空 空 空 空 空 空

2.4 三种垃圾回收算法对比

回收算法	Mark-Sweep	Mark-Compact	Scavenge
速度	中等	最慢	最快
空间开销	少	少	双倍空间(无碎片)
是否移动对象	否	是	是

V8老生代主要用Mark-Sweep，因为Mark-Compact需要移动对象，执行速度不快。空间不够时，才会用Mark-Compact

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1 V8内存管理

1.1 V8n内存限制

1.2 V8内存管理

1.3 为何限制内存大小

1.4 如何打开内存限制

2.V8的垃圾回收机制

2.1 分代

2.2 新生代的垃圾回收(新生代GCGC)

2.2.1 过程

2.2.2 特点

2.2.3 举例

2.3 老生代的垃圾回收策略

2.3.1 基础

2.3.2 过程

2.4 三种垃圾回收算法对比

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