V8 GC垃圾回收

V8 的垃圾回收机制是基于 使用 分代回收 策略来管理堆内存，将堆内存划分为 新生代（Young Generation） 和 老生代（Old Generation）。这种分代回收方法基于以下假设：大多数对象都很快变得不可达（短生命周期），因此新生代对象的回收频率较高，而老生代对象存活时间较长，回收频率较低。

1. 分代回收（Generational GC）

V8 引擎采用了 分代回收 的策略，将堆内存分为 新生代 和 老生代。新生代存储生命周期较短的对象，老生代存储生命周期较长的对象。分代回收通过针对不同类型对象使用不同的回收算法，提高了垃圾回收的效率。

• 新生代：存放短生命周期的对象。
• 老生代：存放长期存活的对象，通常是存活时间较长的对象或晋升过来的对象。

2. 新生代回收机制

V8 对新生代采用 复制算法（Copying Algorithm） 进行回收，具体过程如下：

• 新生代被划分为 Eden 区 和 两个 Survivor 区（S0 和 S1）。
  • Eden 区：新创建的对象会首先分配在这里。
  • Survivor 区：Eden 区和两个 Survivor 区之间会有一个用于存活对象的交换区。存活的（可达性分析，通过根对象（如全局对象、活动的栈等）和对象之间的引用关系来确定哪些对象是存活的，哪些对象是垃圾）对象会被复制到另一个 Survivor 区，长期存活的对象会被晋升到老生代。

当垃圾回收发生时，V8 会执行以下步骤：

• 清除 Eden 区 中不可达的对象，将存活的对象复制到一个 Survivor 区。
• 如果一个 Survivor 区满了，存活的对象会在两个 Survivor 区之间交换。
• 存活多次的对象会被晋升到 老生代。

这种机制对于新生代对象的回收非常高效，因为大多数新生代对象都会迅速变得不可达，因此复制算法非常适合新生代的快速清理。

3. 老生代回收机制

老生代采用了更复杂的回收机制，通常是 标记-清除（Mark-and-Sweep）进行垃圾回收

• 标记阶段：首先通过标记根对象开始扫描，标记所有可达的对象。
• 清除阶段：清除未被标记的对象，即不可达的对象。

但此方式会有很多问题：

• 性能开销：标记阶段，垃圾回收器需要遍历堆中所有的对象，递归标记出存活对象，这可能会涉及大量内存操作
• 碎片化：内存是断续的，内存使用效率降低，使得在之后的内存分配中无法找到足够大的连续内存块，从而增加内存分配的成本
• 卡顿：在垃圾回收过程中，程序的执行会暂停一段时间，直到垃圾回收完成

为处理上述问题，引申多种优化手段：

3.1 标记-压缩（Mark-and-Compact）

• 在标记清除之后，V8 会进行内存压缩，移动存活对象，将它们压缩到堆的一个区域，从而消除内存碎片。这样可以提高堆内存的利用率。

3.2 增量标记（Incremental Marking）

老生代回收较为复杂，通常会导致较长的停顿时间。为了减少这种停顿，V8 引擎还使用了 增量标记（Incremental Marking）和 并行回收（Parallel GC）来分担回收任务，逐步清理老生代对象，而不是在一个长时间的回收周期内进行完整清理。

增量标记是 V8 引擎的一项优化技术，它的目的是减少垃圾回收期间的停顿时间。在传统的标记-清除算法中，标记阶段可能会导致一次较长时间的停顿，而增量标记通过将标记过程拆分成多个小的阶段，逐步标记堆中的对象，逐步清理老生代对象，而不是在一个长时间的回收周期内进行完整清理。

增量标记通常会在应用程序空闲时进行，将垃圾回收的标记过程分散到多个时间点执行。这样就能减少单次垃圾回收时的停顿时间，提高响应性。

3.2 并行垃圾回收（Parallel GC）

并行垃圾回收是 V8 引擎的一项重要优化，它允许垃圾回收过程的多个阶段在多核 CPU 上并行执行，从而大大减少垃圾回收的总停顿时间。

• 在现代的 V8 引擎中，回收过程中的一些操作（如标记和清除）可以并行执行，从而加快回收过程，减少对主线程的影响。
• 这种并行垃圾回收方式特别适用于多核处理器，可以有效利用硬件资源，提高垃圾回收的效率。

4. 其它

• 最新优化：
  • V8 引擎还不断进行优化，通过自动调整垃圾回收策略和频率来应对不同类型的应用程序。例如，对于响应式的 web 应用，V8 会减少垃圾回收的频率，而对于内存密集型的应用，可能会增加回收的频率。此外，V8 还会根据堆的大小、对象的存活情况等动态调整回收策略。
  • 增加了并行化的标记和清理阶段，即使是老生代的回收过程也可以并行执行，减少了长时间停顿的风险。
  • 提高了增量标记的效果，使得标记过程在用户操作的空隙中进行，进一步减少了垃圾回收时的停顿。
  • 内存压缩优化，V8 引擎不断优化标记-压缩阶段，使得回收的内存空间更加紧凑，减少了内存碎片，提高了性能。
• 引用计数问题：
  • 循环引用时，无法被回收，现V8引擎基本上不再使用该方式进行回收

function createCircularReference() {
	let objA = {};
	let objB = {};

	objA.b = objB;
	objB.a = objA;

	return objA;
}

let circularObj = createCircularReference();
// circularObj.a.b = circularObj.b.a = objA

• 标记清除问题（使用标记压缩进行优化）：
  • 由于标记清除需要在堆内存中扫描所有对象并标记它们，尤其是老生代（长期存活对象）需要花费较长时间。因此，垃圾回收可能导致长时间的停顿，影响程序的性能
  • 标记清除只会删除不可达对象，并不会整理堆内存。由于没有对堆内存进行压缩，内存中可能会留下大量碎片，导致内存利用效率低下