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垃圾回收

Trash talk: the Orinoco garbage collector · V8

原始数据是存储在栈空间的，引用类型的数据是存储在堆空间中的，通过这种方式解决了数据的内存分配问题。

但是有一些数据被使用后就不再需要了，这种数据就叫做垃圾数据，如果这些数据一直保存在内存中，那内存占用就会越来越大，因此我们需要对垃圾数据做回收，用以释放有限的内存空间。

C和C++可以通过malloc和free来主动进行分配内存和销毁内存，如果一段数据已经不需要了但是忘记释放内存，那就会导致内存泄漏。

而JavaScript，Java，Python等采用的是自动垃圾回收策略。

调用栈中的数据是如何回收的？

通过代码来分析回收机制

function foo(){
    var a = 1
    var b = {name:"极客邦"}
    function showName(){
      var c = 2
      var d = {name:"极客时间"}
    }
    showName()
}
foo()
复制代码

当执行showName的时候此时调用栈和堆的情况是以下这样

可以看到原始类型数据就在执行上下文中存储，而引用类型实际是存储在堆中的，只是从栈中指向堆中对应的对象。

同时还有一个概念，就是有一个记录当前执行状态的指针，叫做ESP，会指向当前执行函数的对应执行上下文，比如说当你执行showName结束的时候，ESP指针就会下移到foo函数执行上下文

此时虽然showName的执行上下文依然保存在栈内存中，但是已经是无效内存了。比如若foo函数调用内部另一个函数的时候，这块无效内存就会被直接覆盖掉，用来存放另外一个函数的执行上下文。

结论:当一个函数执行结束之后，JavaScript 引擎会通过向下移动 ESP 来销毁该函数保存在栈中的执行上下文。

堆中数据是如何回收的？

当foo函数执行完毕之后，此时ESP就应当指向全局执行上下文了，虽然此时的showName函数和foo函数的执行上下文已经是无效状态了，但是保存在堆中的那两个对象还依然占用着内存空间。

此时很明显，我们需要回收堆中这两块被占用的地方，这时候就要用到JavaScript中的垃圾回收器了。

代际假说

首先你需要明白什么是代际假说(The Generational Hypothesis)，是垃圾回收中的一个重要术语，垃圾回收的策略都是建立在这个假说的基础上的。

代际假说有以下两个特点：

大部分对象在内存中存在的事件很短，简单说，就是很多对象一被分配内存，很快就变得不可访问了
不死的对象会活的更久

这两个特点不仅适用于JavaScript，同样适用于大多数动态语言，比如Java，Python等

V8是如何实现垃圾回收的

在V8中，会把堆分为新生代和老生代两个区域，新生代中存放的是生存时间短的对象，老生代存放生存时间久的对象。

新生代区通常只支持1~8M的容量，而老生代区支持的容量要大的多。

对于新生代区和老生代区，V8引擎采用两个不同的垃圾回收期，为了实现更高效的垃圾回收。

副垃圾回收器，主要负责新生代的垃圾回收
主垃圾回收器，主要负责老生代的垃圾回收

垃圾回收器的工作流程

不论什么类型的垃圾回收器，都是一套相同的执行流程。

标记空间中的活动对象和非活动对象。(活动对象就是还在用的对象，非活动对象就是那种没人引用的对象)
回收非活动对象占用的内存，也就是在标记完成后统一清理所有被标记为非活动对象所占的内存。
做内存整理。为什么要做内存整理？因为频繁回收对象后，内存中就会产生大量不连续空间，这些不连续的空间就叫做内存碎片。当内存中有很多内存碎片的时候，如果要分配较大内存的时候，就有可能会内存不足。所以为了避免出现这种内存不足的情况，需要去整理内存碎片。不过这步是可选的，因为有的垃圾回收器不产生内存碎片，例如副垃圾回收器。

副垃圾回收器

主要负责新生代区的垃圾回收。通常大多数小的对象会被分配到这里，虽然区域不大，但是垃圾回收比较频繁。

采用的是Scavenge算法。

原理：

1、把新生代空间对半划分为两个区域，一半是对象区域(From-Space)，一半是空闲区域(To-Space)，代表永远都会有一半空间是空的。

2、新加入的对象都会存放到From-Space，当From-Space快被写满时，就需要执行一次垃圾清理操作。

第一次垃圾回收，对From-Space做垃圾标记，此时将活动的对象排序放入To-Space。

3、清空From-Space，然后翻转两块空间，将原本清空后的From-Space变为To-Space，将存放了活动对象的To-Space转换为From-Space。当进行第二次垃圾回收(也就是From-Space快满时)的时候发现刚才那4个对象依然存活，先将这四个和一个新加入的活跃对象放入To区，然后存活了两次的那四块因为对象晋升策略就移交给了老生区，此时To-Space就只剩下新加入的活动对象，然后再次对换To和From两块空间，下一次的时候刚开始From-Space就仅只有一个活跃对象了，然后等From-Space快满了就这样循环接着执行垃圾回收，依次循环…

对象晋升策略：经过两次垃圾回收依然还存活的对象，会被移动到老生区中。

主垃圾回收器

主垃圾回收器主要负责老生区的垃圾回收，除了从新生晋升到老生区的对象，一些大的对象会直接被分配到老生区，因此老生区的对象特点就是对象占用空间大||对象存活时间长===true

主垃圾回收器采用的是标记-清除(Mark-Sweep)的算法进行垃圾回收的。

标记阶段

从一组根元素(调用栈和全局对象)开始，递归遍历这组根元素，在这个遍历过程中，有变量指向的元素称为活动对象，没有变量指向的对象就判断为垃圾数据

比如刚执行完foo函数中的showName，ESP向下移动，此时ESP指向了foo的执行上下文，此时遍历调用栈，会发现找不到引用1003这块数据的变量，因此1003被标记为垃圾数据，而1050这块数据被b指向，因此是活动对象。

清除垃圾阶段

参考下图

清除数据部分和副垃圾回收器是不同的，因为是在一块空间上进行操作，因此就是先清除掉垃圾数据，但是如果对一块内存多次执行标记-清除算法，会产生大量不连续的内存碎片，这样可能会导致对象无法分配到足够的连续内存，因此产生了另一个算法标记-整理（Mark-Compact）算法，实际上就是将存活的块复制到未被占用的块，这样就能充分利用不同内存块之间的间隙