5.1 V8的垃圾回收机制与内存限制

这一小节是全章的基础，朴灵作者先从垃圾回收（GC）的通用原理讲起，然后深入V8的具体实现，最后解释Node为什么有内存上限。理解这里，你就知道为什么Node进程内存一般不会超过1.5GB，以及为什么大对象处理要小心。

5.1.1 垃圾回收算法基础

作者先回顾了经典GC算法（很多读者说这一部分像计算机组成原理复习）：

1. 引用计数（Reference Counting）

   • 每个对象记录被引用次数，0时回收。
   • 优点：简单、实时。
   • 缺点：循环引用无法回收（A引用B，B引用A，计数永不为0）。
   • 现代浏览器基本不用（IE老版本用过）。

2. 标记-清除（Mark-Sweep）

   • 从根对象（全局、栈）开始标记可达对象。
   • 清除未标记对象。
   • 优点：解决循环引用。
   • 缺点：回收后内存碎片化（不连续）。

3. 标记-整理（Mark-Compact）

   • 标记后，把存活对象往一端移动，整理碎片。
   • 缺点：STW（Stop The World）时间更长。

4. 分代回收（Generational Collection）

   • 核心思想：大多数对象“朝生夕死”（新生代存活率低），少数对象长寿。
   • 把堆分为新生代（Young Generation）和老生代（Old Generation）。
   • 新生代频繁小GC，老生代少量大GC。

V8就是基于分代 + 标记-清除/整理的现代GC。

5.1.2 V8的垃圾回收机制

V8堆结构（书中有经典分代图）：

• 新生代（New Space）：小（默认16~32MB），分为From/To两个半区（Semi-Space）。

  • 新对象先分配在这里。
  • GC算法：Scavenge（复制算法）。
    • 标记存活对象 → 复制到To区 → 翻转From/To角色。
    • 速度极快（只需复制存活对象，通常很少）。
  • 存活几次（默认2次）后晋升到老生代。

• 老生代（Old Space）：大（默认700MB~1.4GB）。

  • GC算法：Mark-Sweep + Mark-Compact。
    • 主GC：标记-清除（快速但碎片）。
    • 碎片多时：标记-整理（慢但连续）。
  • 还有增量标记（Incremental Marking）减少卡顿（现代V8更强，并发标记）。

GC过程会STW（暂停JS执行），但V8优化得很好：

• 新生代GC几毫秒。
• 老生代GC几十到几百毫秒（大堆时更长）。

5.1.3 Node的内存限制

关键问题：为什么Node有内存上限？

• V8设计时针对浏览器（单个标签页不该吃太多内存）。
• 堆内存上限（64位约1.4GB，32位约0.7GB）。
• Node启动参数可调：

  node --max-old-space-size=4096  # 单位MB，最大约4GB（现代V8支持更高）
  node --max-semi-space-size=128  # 新生代大小
  

作者强调：

• Node不适合内存密集任务（如大图片处理、视频转码），容易OOM。
• 适合I/O密集（内存占用稳定）。

下面是一些经典的V8堆结构图、新生代Scavenge过程图、老生代Mark-Sweep图（几乎所有读者笔记都会重绘这些）：

这一小节读完，你就明白为什么Node进程内存不会无限增长，以及为什么大数组/对象要小心分配。

下一个小节5.2 高效使用内存，会讲闭包、内存泄漏常见场景（超级实用！）。