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Javascript垃圾回收浅析

一. 枚举Javascript引擎分配内存的场景:

1. Object

new Object();
new MyConstructor();
{ a: 4, b: 5 }
Object.create();

2. 数组

new Array();
[ 1, 2, 3, 4 ];

3. 字符串

new String(“hello hyddd”);
“<p>” + e.innerHTML + “</p>”

随带一说,javascript的字符串和.Net一样,使用资源池和copy on write方式管理字符串。

4. 函数对象

var x = function () { ... }
new Function(code);

5. 闭包

function outer(name) {
var x = name;
return function inner() {
  return “Hi, “ + name;
}
}

闭包和prototype不一样,以上函数为例,当调用outer时,会生成并返回一个对象(隐含变量x),每次调用都创建一个,而prototype则是每次都返回同一个而对象(即:无论多少次调用,只创建一个对象)。

 

二. GC方案

相对其他语言的复杂的GC方案,Javascript的GC相对还是比较简单的。

 

1. Javascript引擎基础GC方案是(simple GC):mark and sweep(标记清除),即:

(1)遍历所有可访问的对象。

(2)回收已不可访问的对象。

 

2. GC的缺陷

和其他语言一样,javascript的GC策略也无法避免一个问题:GC时,停止响应其他操作,这是为了安全考虑。而Javascript的GC在100ms甚至以上,对一般的应用还好,但对于JS游戏,动画对连贯性要求比较高的应用,就麻烦了。这就是新引擎需要优化的点:避免GC造成的长时间停止响应。

 

3. GC优化策略

David大叔主要介绍了2个优化方案,而这也是最主要的2个优化方案了:

(1)分代回收(Generation GC)

理解分代回收,先就要理解V8引擎将堆内存怎么分割的,一共分成了6个部分

1.新生区:刚开始的对象都是分配在这里,用于存储操作频繁的对象

2.老生指针区:用于存储老生区的指针对象

3.老生数据区:用于存储老生区数据。

4.大对象区:用于存储大对象

5.代码区:存储代码

6.cell区:存储Map等

然后理解新生代算法和老生代算法

新生代算法

scavenge算法

在新生代空间中,内存空间分为两部分,分别为 From 空间和 To 空间。在这两个空间中,必定有一个空间是使用的,另一个空间是空闲的。新分配的对象会被放入 From 空间中,当 From 空间被占满时,新生代 GC 就会启动了。算法会检查 From 空间中存活的对象并复制到 To 空间中,如果有失活的对象就会销毁。当复制完成后将 From 空间和 To 空间互换,这样 GC 就结束了。

老生代算法

标记清除法和标记压缩算法

在这个阶段中,会遍历堆中所有的对象,然后标记活的对象,在标记完成后,销毁所有没有被标记的对象。在标记大型对内存时,可能需要几百毫秒才能完成一次标记。这就会导致一些性能上的问题。为了解决这个问题,2011 年,V8 从 stop-the-world 标记切换到增量标志。在增量标记期间,GC 将标记工作分解为更小的模块,可以让 JS 应用逻辑在模块间隙执行一会,从而不至于让应用出现停顿情况。但在 2018 年,GC 技术又有了一个重大突破,这项技术名为并发标记。该技术可以让 GC 扫描和标记对象时,同时允许 JS 运行。

CPU空闲清除对象后会造成堆内存出现碎片的情况,当碎片超过一定限制后会启动压缩算法。在压缩过程中,将活的对象像一端移动,直到所有对象都移动完成,然后CPU空闲时清理掉不需要的内存。

这个和Java回收策略思想是一致的。目的是通过区分“临时”与“持久”对象;多回收“临时对象”区(young generation),少回收“持久对象”区(tenured generation),减少每次需遍历的对象,从而减少每次GC的耗时。如图:

    这里需要补充的是:对于tenured generation对象,有额外的开销:把它从young generation迁移到tenured generation,另外,如果被引用了,那引用的指向也需要修改。

 

(2)增量GC

这个方案的思想很简单,就是“每次处理一点,下次再处理一点,如此类推”。如图:

    这种方案,虽然耗时短,但中断较多,带来了上下文切换频繁的问题。

 

4. 总结

因为每种方案都其适用场景和缺点,因此在实际应用中,会根据实际情况选择方案。

比如:低 (对象/s) 比率时,中断执行GC的频率,simple GC更低些;如果大量对象都是长期“存活”,则分代处理优势也不大。

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