V8 引擎关于垃圾内存的回收

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JS 语言不像 C/C++, 让程序员自己去开辟或者释放内存,而是类似Java,采用自己的一套垃圾回收算法进行自动的内存管理

V8的内存限制

V8 为什么要给它设置内存上限

  • JS单线程的执行机制 JS是单线程运行的,这意味着一旦进入到垃圾回收,那么其它的各种运行逻辑都要暂停; 另一方面垃圾回收其实是非常耗时间的操作
1.5GB 的垃圾回收堆内存为例,V8 做一次小的垃圾回收需要50ms 以上,
做一次非增量式(ps:后面会解释)的垃圾回收甚至要 1s 以上。

可见其耗时之久,而且在这么长的时间内,我们的JS代码执行会一直没有响应,造成应用卡顿,导致应用性能和响应能力直线下降。因此,V8 做了一个简单粗暴的选择,那就是限制堆内存,也算是一种权衡的手段,因为大部分情况是不会遇到操作几个G内存这样的场景的

  • 调整这个内存的限制的方法
// 这是调整老生代这部分的内存,单位是MB。后面会详细介绍新生代和老生代内存
node --max-old-space-size=2048 xxx.js
// 这是调整新生代这部分的内存,单位是 KB。
node --max-new-space-size=2048 xxx.js
  • JS垃圾回收机制的限制 V8 把堆内存分成了两部分进行处理——新生代内存和老生代内存

新生代内存的回收

新生代内存默认限制大小,在 64 位和 32 位系统下分别为 32MB 和 16MB,新生代中的变量存活时间短,来了马上就走,不容易产生太大的内存负担,因此可以将它设的足够小

新生代的垃圾回收

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Scavenge算法

From部分表示正在使用的内存,To 是目前闲置的内存 当进行垃圾回收时,V8 将From部分的对象检查一遍,如果是存活对象那么复制到To内存中(在To内存中按照顺序从头放置的),如果是非存活对象直接回收即可。

当所有的From中的存活对象按照顺序进入到To内存之后,From 和 To 两者的角色对调,From现在被闲置,To为正在使用,如此循环。

那你很可能会问了,直接将非存活对象回收了不就万事大吉了嘛,为什么还要后面的一系列操作?

1.大内存无法存储需要进行一次对象检查

2.首先,如果To内存不是按照顺序,大内存的对象可能在零散的环境下无法存储,所以需要排序

不过Scavenge 算法的劣势也非常明显,就是内存只能使用新生代内存的一半,但是它只存放生命周期短的对象,这种对象一般很少,因此时间性能非常优秀。

老生代内存的回收

新生代中的变量如果经过多次回收后依然存在,那么就会被放入到老生代内存中,这种现象就叫晋升 发生晋升其实不只是这一种原因,我们来梳理一下会有那些情况触发晋升:

  • 已经经历过一次 Scavenge 回收。
  • To(闲置)空间的内存占用超过25%。

现在进入到老生代的垃圾回收机制当中,老生代中累积的变量空间一般都是很大的,当然不能用Scavenge算法啦,浪费一半空间不说,对庞大的内存空间进行复制岂不是劳民伤财?

那么对于老生代而言,究竟是采取怎样的策略进行垃圾回收的呢?

第一步,进行标记-清除。这个过程在《JavaScript高级程序设计(第三版)》中有过详细的介绍,主要分成两个阶段,即标记阶段和清除阶段。首先会遍历堆中的所有对象,对它们做上标记,然后对于代码环境中使用的变量以及被强引用的变量取消标记,剩下的就是要删除的变量了,在随后的清除阶段对其进行空间的回收。

当然这又会引发内存碎片的问题,存活对象的空间不连续对后续的空间分配造成障碍。老生代又是如何处理这个问题的呢?

第二步,整理内存碎片。V8 的解决方式非常简单粗暴,在清除阶段结束后,把存活的对象全部往一端靠拢。 由于是移动对象,它的执行速度不可能很快,事实上也是整个过程中最耗时间的部分。

增量标记

由于JS的单线程机制,V8 在进行垃圾回收的时候,不可避免地会阻塞业务逻辑的执行,倘若老生代的垃圾回收任务很重,那么耗时会非常可怕,严重影响应用的性能。那这个时候为了避免这样问题,V8 采取了增量标记的方案,即将一口气完成的标记任务分为很多小的部分完成,每做完一个小的部分就"歇"一下,就js应用逻辑执行一会儿,然后再执行下面的部分,如果循环,直到标记阶段完成才进入内存碎片的整理上面来。其实这个过程跟React Fiber的思路有点像,这里就不展开了。

经过增量标记之后,垃圾回收过程对JS应用的阻塞时间减少到原来了1 / 6, 可以看到,这是一个非常成功的改进。