Chrome V8引擎中的垃圾回收机制和内存泄露优化策略

随着v8引擎的诞生，越来越多的人还是选择谷歌浏览器，今天小编和大家浅谈一下v8的牛逼之处。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。

V8的垃圾回收机制：JavaScript使用垃圾回收机制来自动管理内存。垃圾回收是一把双刃剑，其好处是可以大幅简化程序的内存管理代码，降低程序员的负担，减少因长时间运转而带来的内存泄露问题。但使用了垃圾回收即意味着程序员将无法掌控内存。ECMAScript没有暴露任何垃圾回收器的接口。我们无法强迫其进 行垃圾回收，更无法干预内存管理

内存管理问题：在浏览器中，Chrome V8引擎实例的生命周期不会很长（谁没事一个页面开着几天几个月不关），而且运行在用户的机器上。如果不幸发生内存泄露等问题，仅仅会 影响到一个终端用户。且无论这个V8实例占用了多少内存，最终在关闭页面时内存都会被释放，几乎没有太多管理的必要（当然并不代表一些大型Web应用不需 要管理内存）。但如果使用Node作为服务器，就需要关注内存问题了，一旦内存发生泄漏，久而久之整个服务将会瘫痪（服务器不会频繁的重启）。

chrome内存限制

存在限制：

Chrome限制了所能使用的内存极限（64位为1.4GB，32位为1.0GB），这也就意味着将无法直接操作一些大内存对象。

为何限制：

Chrome之所以限制了内存的大小，表面上的原因是V8最初是作为浏览器的JavaScript引擎而设计，不太可能遇到大量内存的场景，而深层次的原因 则是由于V8的垃圾回收机制的限制。由于V8需要保证JavaScript应用逻辑与垃圾回收器所看到的不一样，V8在执行垃圾回收时会阻塞 JavaScript应用逻辑，直到垃圾回收结束再重新执行JavaScript应用逻辑，这种行为被称为“全停顿”（stop-the-world）。 若V8的堆内存为1.5GB，V8做一次小的垃圾回收需要50ms以上，做一次非增量式的垃圾回收甚至要1秒以上。这样浏览器将在1s内失去对用户的响 应，造成假死现象。如果有动画效果的话，动画的展现也将显著受到影响

chrome V8的堆构成

V8的堆其实并不只是由老生代和新生代两部分构成，可以将堆分为几个不同的区域：

1、新生代内存区：大多数的对象被分配在这里，这个区域很小但是垃圾回特别频繁；

2、老生代指针区：属于老生代，这里包含了大多数可能存在指向其他对象的指针的对象，大多数从新生代晋升的对象会被移动到这里；

3、老生代数据区：属于老生代，这里只保存原始数据对象，这些对象没有指向其他对象的指针；

4、大对象区：这里存放体积超越其他区大小的对象，每个对象有自己的内存，垃圾回收其不会移动大对象；

5、代码区：代码对象，也就是包含JIT之后指令的对象，会被分配在这里。唯一拥有执行权限的内存区；

6、Cell区、属性Cell区、Map区：存放Cell、属性Cell和Map，每个区域都是存放相同大小的元素，结构简单。

每个区域都是由一组内存页构成，内存页是V8申请内存的最小单位，除了大对象区的内存页较大以外，其他区的内存页都是1MB大小，而且按照1MB对 齐。内存页除了存储的对象，还有一个包含元数据和标识信息的页头，以及一个用于标记哪些对象是活跃对象的位图区。另外每个内存页还有一个单独分配在另外内 存区的槽缓冲区，里面放着一组对象，这些对象可能指向其他存储在该页的对象。垃圾回收器只会针对新生代内存区、老生代指针区以及老生代数据区进行垃圾回收。

chrome V8的垃圾回收机制

如何判断回收内容

如何确定哪些内存需要回收，哪些内存不需要回收，这是垃圾回收期需要解决的最基本问题。我们可以这样假定，一个对象为活对象当且仅当它被一个根对象 或另一个活对象指向。根对象永远是活对象，它是被浏览器或V8所引用的对象。被局部变量所指向的对象也属于根对象，因为它们所在的作用域对象被视为根对 象。全局对象（Node中为global，浏览器中为window）自然是根对象。浏览器中的DOM元素也属于根对象。

如何识别指针和数据

垃圾回收器需要面临一个问题，它需要判断哪些是数据，哪些是指针。由于很多垃圾回收算法会将对象在内存中移动（紧凑，减少内存碎片），所以经常需要进行指针的改写：

目前主要有三种方法来识别指针：

1. 保守法：将所有堆上对齐的字都认为是指针，那么有些数据就会被误认为是指针。于是某些实际是数字的假指针，会背误认为指向活跃对象，导致内存泄露（假指针指向的对象可能是死对象，但依旧有指针指向——这个假指针指向它）同时我们不能移动任何内存区域。

2. 编译器提示法：如果是静态语言，编译器能够告诉我们每个类当中指针的具体位置，而一旦我们知道对象时哪个类实例化得到的，就能知道对象中所有指针。这是JVM实现垃圾回收的方式，但这种方式并不适合JS这样的动态语言

3. 标记指针法：这种方法需要在每个字末位预留一位来标记这个字段是指针还是数据。这种方法需要编译器支持，但实现简单，而且性能不错。V8采用的是这种方式。V8将所有数据以32bit字宽来存储，其中最低一位保持为0，而指针的最低两位为01

V8回收策略

自动垃圾回收算法的演变过程中出现了很多算法，但是由于不同对象的生存周期不同，没有一种算法适用于所有的情况。所以V8采用了一种分代回收的策 略，将内存分为两个生代：新生代和老生代。

新生代的对象为存活时间较短的对象，老生代中的对象为存活时间较长或常驻内存的对象。分别对新生代和老生代使用 不同的垃圾回收算法来提升垃圾回收的效率。对象起初都会被分配到新生代，当新生代中的对象满足某些条件（后面会有介绍）时，会被移动到老生代（晋升）。

下一节我们主要介绍一下新生代、老生代算法以及内存泄漏及优化等。