V8 堆棧空間和垃圾回收機制

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• 棧空間
• 堆空間
• 新生代內存回收
• 老生代內存回收
• 標記清除、標記整理、增量標記

JavaScript 引擎的內存空間主要分爲棧和堆。

V8 的垃圾回收策略主要基於分代式垃圾回收機制。按照對象的存活時間將內存的垃圾回收進行不一樣分代，而後分別對不一樣分代的內存使用最適合的算法。主要分爲新生代和老生代，有標記清除、標記整理、增量標記等方法。

棧空間

棧是臨時存儲空間，主要存儲局部變量和函數調用。

基本類型賦值（Number, Boolean, String, Null, Undefined, Symbol, BigInt），系統會爲新的變量在棧內存中分配一個新值。

引用類型賦值，系統會爲新的變量在棧內存中分配一個值，這個值僅僅是指向同一個對象的引用，和原對象指向的都是堆內存中的同一個對象。

對於函數，解釋器建立了」調用棧「來記錄函數的調用過程。每調用一個函數，解釋器就把該函數添加進調用棧，解釋器會爲被添加進來的函數建立一個棧幀（用來保存函數的局部變量以及執行語句）並當即執行。若是正在執行的函數還調用了其餘函數，新函數會繼續被添加進入調用棧。函數執行完成，對應的棧幀當即被銷燬。

兩種查看調用棧的方法

使用 console.trace() 向 web 控制檯輸出一個堆棧跟蹤。

瀏覽器開發者工具進行斷點調試。

棧溢出

棧雖然很輕量，在使用時建立，使用結束後銷燬，可是不是能夠無限增加的，被分配的調用棧空間被佔滿時，就會引發」棧溢出「的錯誤。

(function foo() {
  foo()
})()

Maximum call stack size exceeded.

爲何基本數據類型存儲在棧中，引用數據類型存儲在堆中？

JavaScript 引擎須要用棧來維護程序執行期間的上下文的狀態，若是棧空間大了的話，全部數據都存放在棧空間裏面，會影響到上下文切換的效率，進而影響整個程序的執行效率。

堆空間

堆空間存儲的數據比較複雜，大體能夠劃分爲 5 個區域：

1. 新生代內存區（new space）：新生代內存區會被劃分爲兩塊，分別是 from space 和 to space（具體有什麼用下文會說），64位系統下默認 32MB，32位系統下默認 16MB，一般新建立的對象會先放入 from 中。
2. 老生代內存區（old space）：較爲持久的保存對象，分爲兩個區域 old pointer space 和 old data space 分別用來存放 GC 後還存活的指針信息和數據信息，64位系統下能使用約 1.4GB，32位系統下能使用約 0.7GB。
3. 大對象區（large object space）：這裏存放體積超越其餘區大小的對象，主要爲了不大對象的拷貝，使用該空間專門存儲大對象。
4. 單元區、屬性單元區、Map區（Cell space、property cell space、map space）：Map 空間存放對象的 Map 信息也就是隱藏類(Hiden Class）最大限制爲 8MB；每一個 Map 對象固定大小，爲了快速定位，因此將該空間單獨出來。
5. 代碼區 (code Space)：主要存放代碼對象，最大限制爲 512MB，也是惟一擁有執行權限的內存。

新生代內存是臨時分配的內存，存活時間短，老生代內存是常駐內存，存活時間長。

新生代內存回收

新生代內存中的垃圾回收主要經過 Scavenge 算法進行，具體實現時主要採用 Cheney 算法。

Cheney 將內存空間一分爲二，一塊叫作 From 正在使用的內存，另外一塊叫作 To 目前閒置的內存。

Scavenge GC算法：

• 存活的對象從 from space 轉移到 to space
• 清空 from space
• from space 與 to space 互換
• 完成一次新生代 GC

簡而言之，在垃圾回收的過程當中，將存活對象在兩個空間之間進行復制。

Scavenge 是典型的犧牲空間換取時間的算法，缺點是隻能使用堆內存中的一半，這是由劃分空間和複製機制所決定的。但因爲只複製存活的對象，而且對於生命週期短的場景存活對象只佔少部分，因此它在時間效率上有優異的表現。

老生代內存回收

V8 在老生代中主要採 用了 Mark-Sweep 和 Mark-Compact 相結合的方式進行垃圾回收。

晉升

當一個對象通過屢次複製依然存在時，它將會被認爲是生命週期較長的對象，這種對象會被移到老生代中，採用新的算法進行管理，這種移動稱之爲「晉級」。

對象晉級的條件主要有兩個：

已經經歷過一次 Scavenge 回收

To(閒置內存)空間的內存不足75%

標記清除（Mark-Sweep）

標記清除，分爲標記和清除兩個階段。在標記階段遍歷堆中的全部對象，並標記活着的對象，在隨後的清除階段中，只清除沒有被標記的對象。能夠看出，Scavenge 中只複製活着的對象，而 Mark-Sweep 只清理死亡對象。

標記清除最大的問題是在進行一次標記清除回收後，內存空間會出現不連續的狀態。這種內存碎片會對後續的內存分配形成問題，由於極可能出現須要分配一個大對象的狀況，這時全部的碎片空間都沒法完成這次分配，就會提早觸發垃圾回收，而此次回收是沒必要要的。爲了解決標記清除的內存碎片問題，標記整理（Mark-Compact）被提出來。

標記整理（Mark-Compact）

Mark-Compact 是標記整理的意思，在 Mark-Sweep 的基礎上演變而來。

標記整理對待未存活對象不是當即回收，而是將存活對象移動到一邊，而後直接清掉端邊界之外的內存。

增量標記

爲了不出現 JavaScript 應用程序與垃圾回收器看到的不一致的狀況，進行垃圾回收的時候，都須要將正在運行的程序停下來，等待垃圾回收執行完成以後再回復程序的執行，這種現象稱爲「全停頓」。若是須要回收的數據過多，那麼全停頓的時候就會比較長，會影響其餘程序的正常執行。

爲了不垃圾回收時間過長影響其餘程序的執行，V8將標記過程分紅一個個小的子標記過程，同時讓垃圾回收和JavaScript應用邏輯代碼交替執行，直到標記階段完成。咱們稱這個過程爲增量標記算法。

通俗理解，就是將本來一口氣完成的標記任務分爲了不少小的部分去完成, 每完成一個小任務就停一會, 讓 js 邏輯執行一會, 而後再繼續執行下面的部分。

總結

從 V8 垃圾回收機制能夠看到，垃圾回收是一件很是耗時的事情, 以 1.5GB 的垃圾回收堆內存爲例，V8 作一次小的垃圾回收須要 50ms 以上，作一次非增量式的垃圾回收甚至要 1s 以上，因此要作限制。

新生代設計爲一個較小的內存空間是合理的，而老生代空間過大對於垃圾回收並沒有特別意義。V8 對內存限制的設置對於 Chrome 瀏覽器這種每一個選項卡頁面使用一個 V8 實例而言，內存的使用是綽綽有餘了。對於 Node 編寫的服務器端來講，內存限制也並不影響正常場景下的使用。可是對於 V8 的垃圾回收特色和js 在單線程上的執行狀況，垃圾回收是影響性能的因素之一。想要高性能的執行效率，須要注意讓垃圾回收儘可能少地進行，尤爲是全堆垃圾回收。

其餘

vue-cli 打包內存溢出，修改內存限制

node_modules/.bin

vue-cli-service

#!/usr/bin/env node --max_old_space_size=4096

調整老生代內存限制，單位mb

node --max-old-space-size=2048 build/build.js

調整新生代內存限制，單位kb

node --max-new-space-size=2048 build/build.js