https://github.com/ltoddy/ltoddy.github.io

node 垃圾回收机制

变量,对象都在堆中.(Buffer 有 C++来接管分配)

V8 的垃圾回收机制主要基于分代式垃圾回收机制.

在 V8 中,主要将内存分为新生代和老生代两代.新生代中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.

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|        |                                   |
| 新生代的 |      老生代的内存空间                |
| 内存空间 |                                   |
|        |                                   |
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V8 堆的整体大小就是新生代所有内存空间+老生代的内存空间.

在默认情况下,如果一直分配内存,在 64 位系统和 32 位系统下会分别只能使用约 1.4G(1464MB)和约 0.7G(732MB)的大小.

不过可以在 node 启动的时候更改

• --max-old-space-size 命令行参数可以用于设置老生代内存空间
• --max-new-space-size 命令参数数可以用于设置新生代内存空间

Scavenge 算法

在分代的基础上,新生代中的对象主要通过 Scavenge 算法进行垃圾回收.在 Scavenge 算法的具体实现中,主要采用 Cheney 算法.

Cheney 算法是一种采用复制方式实现的垃圾回收.它将堆内存一分为二,每一部分空间称为 semispace. 在这两个 semispace 空间中,只有一个处于使用中,另一个处于闲置状态.处于使用状态的 semispace 空间称为 From 空间, 处于闲置状态的空间称为 To 空间.当我们分配对象时,先在 From 空间中进行分配.当开始进行垃圾回收时,会检查 From 空间中的存活 对象,这些存活对象被复制到 To 空间,而非存活空间对象占用的空间将被释放.完成复制后,From 空间和 To 空间的角色发生互换.

简而言之,在垃圾回收的过程中,就是通过将存活对象在两个 semispace 空间之间进行复制.

由于 Scavenge 算法是典型的牺牲空间换取时间的算法,所以无法大规模的应用到所有垃圾回收中. 但是 Scavenge 算法非常适合在新生代中,因为新生代中对象的生命周期较短,恰恰适合这个算法.

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|        |        |                                           |
| semi   | semi   |                                           |
| space  | space  |          老生代空间                         |
| (From) | (From) |                                           |
|        |        |                                           |
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对象晋升的条件主要有两个,一个是对象是否经历过 Scavenge 回收,一个是 To 空间的内存占用比超过限制.

在默认情况下,V8 的对象分配主要集中在 From 空间中.对象从 From 空间中复制到 To 空间时,会检查它 的内存地址来判断这个对象是否已经经历过一次 Scavenge 回收.如果经历过了,会将该对象从 From 空间复制 到老生代空间中.如果没有,则复制到 To 空间中.

另一个判断条件是 To 空间的内存占比.当要从 From 空间复制一个对象到 To 空间时,如果 To 空间已经使用超过了 25%, 则这个对象直接晋升到老生代中.

设置 25%这个限制值的原因是当次 Scavenge 回收完成后,这个 To 空间将变成 From 空间, 接下来的内存分配将在这个空间进行.如果占比过高会影响后来的内存分配.

对象晋升后,将会在老生代空间作为存活周期较长的对象对待,接受新的回收算法处理.

Mark-Sweep & Mark-Compact

V8 在老生代中主要采用 Mark-Sweep 和 Mark-Compact 相结合的方式进行垃圾回收.

Mark-Sweep 是标记清除的意思,它分为标记和清除两个阶段.与 Scavenge 相比,Mark-Sweep 并不将内存空间 划分为两半,所以不存在浪费一半空间的行为.与 Scavenge 复制活得对象不同,Mark-Sweep 在标记阶段遍历堆中所有对象. 并标记活着的对象,在随后的清除阶段中,之清除没有被标记的对象. 可以看出,Scavenge 中之复制活着的对象,而 Mark-Sweep 只清理死亡对象. 活对象在新生代中只占较小部分,死对象在老生代中只占较小部分,这是两种回收方式能高效处理的原因.

但是 Mark-Sweep 最大问题是进行一次标记清除回收后,内存空间会出现不连续的状态.这种内存碎片会对后续的内存分配造成问题. Mark-Compact 是标记整理的意思,是在 Mark-Sweep 基础上演变而来.它们的差别在于对象标记死亡后,在整理的过程中,将活着 的对象往一端移动,移动完成后,直接清理掉边界外的内存.