2022-09-15垃圾回收00
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V8 下的垃圾回收机制

V8 实现了准确式 GC,GC 算法采用了分代式垃圾回收机制。因此,V8 将内存(堆)分为新生代和老生代两部分。

新生代算法

新生代中的对象一般存活时间较短,使用 Scavenge GC 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

老生代中的对象一般存活时间较长且数量也多,使用了两个算法,分别是标记清除算法和标记压缩算法。

在讲算法前,先来说下什么情况下对象会出现在老生代空间中:

  • 新生代中的对象是否已经经历过一次 Scavenge 算法,如果经历过的话,会将对象从新生代空间移到老生代空间中。
  • To 空间的对象占比大小超过 25 %。在这种情况下,为了不影响到内存分配,会将对象从新生代空间移到老生代空间中。

老生代中的空间很复杂,有如下几个空间

enum AllocationSpace {
  // TODO(v8:7464): Actually map this space's memory as read-only.
  RO_SPACE,    // 不变的对象空间
  NEW_SPACE,   // 新生代用于 GC 复制算法的空间
  OLD_SPACE,   // 老生代常驻对象空间
  CODE_SPACE,  // 老生代代码对象空间
  MAP_SPACE,   // 老生代 map 对象
  LO_SPACE,    // 老生代大空间对象
  NEW_LO_SPACE,  // 新生代大空间对象

  FIRST_SPACE = RO_SPACE,
  LAST_SPACE = NEW_LO_SPACE,
  FIRST_GROWABLE_PAGED_SPACE = OLD_SPACE,
  LAST_GROWABLE_PAGED_SPACE = MAP_SPACE
};

在老生代中,以下情况会先启动标记清除算法:

  • 某一个空间没有分块的时候
  • 空间中被对象超过一定限制
  • 空间不能保证新生代中的对象移动到老生代中

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。

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清理掉不需要的内存。

本文作者:毛超颖

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