V8垃圾回收機制

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本文是深刻淺出nodejs的部分學習筆記

V8內存限制

在node中javascript能使用的內存是有限制的，64位系統下約爲1.4GB，32位系統下約爲0.7GB

這個限制在node啓動的時候能夠經過傳遞--max-old-space-size 和 --max-new-space-size來調整，如：

node --max-old-space-size=1700 app.js //單位爲MB
node --max-new-space-size=1024 app.js //單位爲MB

上述參數在V8初始化時生效，一旦生效就不能再動態改變。

V8垃圾回收機制

V8的內存分代

在V8中主要將內存分爲新生代和老生代。新生代中的對象爲存活時間較短的對象，老生代中的對象爲存活時間較長或常駐內存的對象。

V8堆的總體大小就是新生代所用內存加上老生代全部內存。前面提到的--max-old-space-size用來設置老生代內存空間的最大值，--max-new-space-size用來設置新生代內存空間的最大值。

Scavenge算法

新生代中的對象主要經過Scavenge算法進行垃圾回收。在Scavenge的具體實現中，主要採用Cheney算法。

Cheney算法是一種採用複製的方式實現的垃圾回收算法，它將堆內存一分爲二，這兩個空間中只有一個處於使用中，一個處於閒置狀態。處因而使用狀態的空間稱爲From空間，處於閒置的空間稱爲To空間。分配對象時，先是在From空間中進行分配，當開始垃圾回收時，會檢查From空間中的存活對象，並將這些存活對象複製到To空間中，而非存活對象佔用的空間被釋放。完成複製後，From空間和To空間的角色互換。簡而言之，垃圾回收過程當中，就是經過將存活對象在兩個空間中進行復制。

Scavenge算法的缺點是隻能使用堆內存中的一半，但因爲它只複製存活的對象，對於生命週期短的場景存活對象只佔少部分，因此在時間效率上有着優異的表現。

以上所說的是在純Scavenge算法中，可是在分代式垃圾回收的前提下，From空間中存活的對象在複製到To空間以前須要進行檢查，在必定條件下，須要將存活週期較長的對象移動到老生代中，這個過程稱爲對象晉升。

對象晉升的條件有兩個，一種是對象是否經歷過Scacenge回收：

令一種狀況是當To空間的使用應超過25%時，則這個對象直接晉升到老生代空間中。

Mark-Sweep 和 Mark-Compact

在老生代中的對象，因爲存活對象佔比較大，再採用Scavenge方式會有兩個問題：一個是存活對象就較多，複製存活對象的效率將會下降；另外一個依然是浪費一半空間的問題。爲此，V8在老生代中主要採用Mark-Sweep和Mark-Compact相結合的方式進行垃圾回收。

Mark-Sweep是標記清除的意思，它分爲標記和清楚兩個階段。與Scavenge相比，Mark-Sweep並不將內存空間劃分爲兩半，因此不存在浪費一半空間的行爲。與Scavenge複製活着的對象不一樣，Mark-Sweep在標記階段遍歷堆中的全部對象，並標記活着的對象，在隨後的清理階段中，只清除沒有被標記的對象。能夠看出，Scavenge只複製活着的對象，而Mark-Sweep只清理死亡對象。活對象在新生代中只佔較小部分，死對象在老生代中只佔較小部分，這就是兩種回收方式能高效處理的緣由。

Mark-Sweep在老生代空間中標記後的示意圖：

Mark-Sweep最大的問題在於進行一次標記清楚後，內存會出現不連續的狀態，這種會致使後續須要分配一個大對象的時候，沒法完成分配，就會提早出發垃圾回收，而此次回收是沒必要要的。

爲了解決Mark-Sweep的內存碎片問題，Mark-Compact被提出來，它是在Mark-Sweep的基礎上演變而來的，差異在於對象在標記爲死亡後，在整理的過程當中，將活着的對象往一端移動，移動完成後，直接清理掉邊界外的對象。

3種回收算法的簡單比較：

回收算法	Mark-Sweep	Mark-Compact	Scavenge
速度	中等	最慢	最快
空間開銷	少（有碎片）	少（無碎片）	雙倍空間（無碎片）
是否移動對象	否	是	是

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