V8垃圾回收机制

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什么是V8?

V8是一个开源的javascript引擎,基于C++编写而成。谷歌浏览器就是基于V8引擎进行搭建的。同时node也使用了V8。

V8的新老空间内存分配与大小限制

凡事都有一把双刃剑,在垃圾回收的演变过程中人们发现,没有一种特定的垃圾回收机制是可以完美的解决问题,因此V8采用了新生代与老生代结合的垃圾回收方式,将内存分为新生代和老生代。
新生代频繁进行GC,空间小,采用的是空间换时间的scavenge算法,所以又划分为两块semispace,From和To。
老生代大部分保存的是存活时间较长的或者较大的对象。采用的是mark-sweep(主)&mark-compact(辅)算法。

新生代与老生代.png

V8限制了js对象可以使用的内存空间,不止是因为最初V8是作为浏览器引擎而设计的。还有其垃圾回收机制的影响因素。V8使用stop-the-world(全停顿), generational, accurate的垃圾回收器。在执行回收之时会暂时中断程序的执行,而且只处理对象堆栈。当内存达到一定的体积时,进行一次垃圾回收的时间将会很长,从而影响其相应而造成浏览器假死的状况。()因此,在V8中限制老生代64位为1.4GB,32位为0.7GB,新生代64位为32M,32位为16M。
当然,如果需要更大的内存空间,在node中可以进行更改。

对象晋升

新生成的对象放入新生代内存中,那哪些对象会被放入老生代中呢?大部分放入老生代的对象是由新生代晋升而来。对象的晋升的方式:
1.当新生代的To semispace内存占满25%时,此时再从From semispace拷贝对象将不会再放入To空间中以防影响后续的新对象分配,而将其直接复制到老生代空间中。
2.在进行一次垃圾回收后,第二次GC时,发现已经经历过一次GC的对象在从From空间复制时直接复制到老生代。
3.在新对象分配时大部分对象被分配到新生代的From semispace,但当这个对象的体积过大,超过1MB的内存页时,直接分配到老生代中的large Object Space。

新生代的GC机制与优缺点

回收机制
新生代采用Scavenge算法,在scavenge算法的实现过程中,则主要采用了cheney算法。即使用复制方式来实现垃圾回收。它将内存一分为二,每一个空间都是一个semispace。

处于使用状态的是From空间,闲置的是To空间。当分配对象时,先是分配到From空间,垃圾回收时会检查From空间中存活的对象,将其复制到To空间,回收其他的对象。完成复制后会进行紧缩,From和To空间的调换。如此循环往复。

优势
由其执行的算法及过程我们可以了解到,在新生代的垃圾回收过程中,总是由一半的semispace是空余的。scavenge只复制存活的对象,在新生代的内存中,存活的对象相对较少,所以使用这个算法恰到好处。

老生代的GC机制与优缺点

回收机制
由于的scavenge算法只复制存活的对象,如果在老生代中也使用此算法的话就会造成复制很多对象,效率低,并且造成很大的内存空间浪费。
老生代中采用的则是mark-sweep(标记清除)和mark-compact(标记整理)结合的方式。而为什么使用两者结合呢?这就要讲到两者的优点与缺点。

mark-sweep(标记清除)
1.优点
1.1.标记清除需要标记堆内存中的所有对象,标记出在使用的对象,清除那些没有被标记的对象。在老生代内存中与新生代相反,不使用的对象只占很小一部分,所以清除不用的对象效率高。
1.2.mark-sweep不会将内存空间分为两半,所以,不会浪费一半空间
2.缺点
但标记清除会造成一个问题,就是在清除过后会导致内存不连续,造成内存碎片,如果此时需要储存一个很大的内存而空间又不够的时候就会造成没有必要的反复垃圾回收。

内存中的对象.png

标记过程.png

标记清除过程.png

mark-compact(标记整理)
1.优点
此时标记整理就可以出场了,在标记清除的过程中,标记整理会将存活的对象和需要清除的对象移动到两端。然后将其中一段需要清除的消灭掉,可以解决标记清除造成的内存碎片问题。
2.缺点
但是在紧缩内存的过程中需要移动对象,效率比较低。所以V8在清理时主要会使用Mark-sweep,在空间不足以对新生代中晋升过来的对象进行分配时才会使用Mark-compact。

标记整理.png

垃圾回收机制的优化

增量标记
scavenge算法,mark-sweep及mark-compact都会导致stop-the-world(全停顿)。而全停顿很容易带来明显的程序迟滞,标记阶段很容易就会超过100ms,因此V8引入了增量标记,将标记阶段分为若干小步骤,每个步骤控制在5ms内,每运行一段时间标记动作,就让JavaScript程序执行一会儿,如此交替,明显地提高了程序流畅性,一定程度上避免了长时间卡顿。

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