Javascript垃圾回收机制到合理利用内存

JavaScript中的数据类型分为基本类型（number/string/boolean/undefined/null/symbol/bigInt）和引用类型（Object）,为什么要区分数据类型呢？

因为它们在内存中的存储是不同的。

JavaScript中的内存模型

// 第一行
let  a = 0

// 第二行
let objA = {
  name: 'jill'
}

// 第三行
console.log(a)
console.log(objA) 
......

当程序运行到第一行代码的时候，会在栈内存中申请一块内存，地址A1，为变量a 创建一个唯一的标识符a，a与内存地址A1形成映射关系，将a的值存放到A1中，如下图

当程序运行到第二行代码的时候，会去栈内存中申请一块内存，地址A2，再去堆内存中申请一块内存存放objA 的值地址H1，将H1的地址存储到A2中，如下图：

当程序运行到第三行代码的时候，会去内存中读取a的值，并输出出来。

当程序运行到第四行代码的时候，会去内存中读取A2的值，找到H1的值，并输出出来。

如果后续没有使用到a, objA就可以对这分配的这些空间A1、A2、H1进行回收。

以上就是内存的生命周期：

分配内存→使用内存→回收内存

假设这时候如果后续还有如下代码：

// 第四行
let objB = {
  name: 'peter'
}
// 第五行
objA = objB

当程序运行到第四行代码的时候，会去栈内存中申请一块内存，地址A3，再去堆内存中申请一块内存存放objA 的值地址H2，将H2的地址存储到A3中

程序执行到第五行的时候，会将A2中的地址改为H2。如下图：

这时候H1就没有方式可以访问到了，称为不可达对象，也就“垃圾”。假设有一百、一千个、一万个……这样的不可达对象在内存中，会占用内存，后续程序无法申请内存，造成内存泄漏…..要对H1这种“垃圾”进行回收。

V8内存限制

JavaScript一般是在浏览器端运行的，回收机制大同小异，我们这里以V8引擎为例来说明。

在32位的系统中，V8的内存是0.7GB；在64位的系统中，V8的内存是1.4GB。

那为什么会限制内存呢？

首先，在设计之初，JavaScript仅仅作为脚本语言在浏览器端运行，不可能遇到使用大量内存的情况。

另一方面JavaScript垃圾回收，与JavaScript代码运行时不能同步进行的，意思就是JavaScript进行垃圾回收的时候，JavaScript会暂停执行。如果内存过大，会导致垃圾回收的时间过长，影响用户体验。

常见的垃圾回收算法

首先我们了解常见的垃圾回收算法：

引用计数

核心思想：设置引用数，判断当前引用数是否为0
引用计算器
引用关系改变是修改引用数字
引用数字为0时立即回收

引用计数算法优点：

发现垃圾时及时回收
最大限度减少程序暂停

引用计数算法缺点：

无法回收循环引用的对象
时间开销大：引用计数需要维护引用变化，需要时刻监控引用变化

标记清除实现原理

核心思想：分标记和清除两个阶段完成
遍历所有对象找标记活动对象(可达对象)[第一阶段]
遍历所有对象清除没有标记的对象，把标记都清除[第二阶段]
回收相应空间

标记清除优缺点：

缺点：造成空间碎片化
优点：解决循环引用不能回收的问题
不会立即回收垃圾

标记整理算法原理

标记整理可以看作是标记清除的增强
标记阶段的操作和标记清除一致
清除阶段会执行整理，移动对象位置

优点：减少空间碎片化不会立即回收垃圾

垃圾回收机制

垃圾回收(garbage collector(GC))

V8将内存分为两个部分，新生代内存空间和老生代内存空间：

新生代内存空间：用于存放存活时间比较短的对象，在32位系统中大小是16M，64位系统中大小是32M。新生代又分为semispace(From)和semispace(To)两个等大的空间。

老生代内存空间：用于存放存活时间比较长的对象，在32位系统中大小约为700M，64位系统中大小约为1400M。

新生代回收过程

新生代又分为semispace(From)和semispace(To)两个等大的空间，From空间处于使用状态，To空间处于空闲状态。当我们分配对象时，先是在Form空间进行分配，当进行垃圾回收时，会使用标记整理算法，将存活的对象复制到To空间，而非存活的对象会释放掉。完成之后会将From空间和To空间进行对换。以上这种回收算法称为Scavenge算法。

经过多次复制之后依然的存活的对象，可以移动到老生代存储区，这个现象称为晋升。

当To空间的使用率达到25%时，也会发生晋升。

老生代对象的回收过程

老生代存储区会采用标记清除算法，首先遍历堆中所有对象，对存活的对象进行标记。然后清除未标记的对象。但是标记清除算法会导致空间碎片化，所以清除之后会使用标记整理算法对老生代存储区空间进行整理。

以上Scavenge算法，标记清除，标记整理算法在运行的时候都需要将应用逻辑暂停下来，等垃圾回收完毕之后在回复应用逻辑执行，这种行为被称为“全停顿”。在垃圾分代回收中，新生代默认配置较小，存活对象少，即使全停顿影响也不大。但是老生代配置大，存活对象多，全停顿会造成较大的影响。

V8后续才用了增量标记，就是将标记的过程拆分为多个小过程，穿插进行。

高效利用内存

了解了JavaScript的垃圾回收机制，那我们在写代码的过程中，能做些什么让垃圾回收机制更高效的工作呢？

分为以下几个方面：

1、主动释放变量

如果是定义在全局对象上的变量，由于全局作用域需要程序退出才会释放对象，此时会导致引用的对象常驻内存（常驻在老生代中）。

以下为示例：

// 在浏览器环境下
     
this.foo = 1 // this指向window对象

window.addEventListener('keydown', keydownFun) // 绑定事件到全局

let obj = {name: 'jill'}
let timer = setTimeout(() =>{
 let a = 1
 let b = obj 
 // a、b、 obj定时器内使用的变量也不会被回收
}, 10) // 创建定时器没销毁

对于以上情况，我们使用完了之后需要主动去释放变量，下次垃圾的时候会及时进行回收。

 delete this.foo // 使用delete删除释放  对V8的优化有影响，建议使用下面这种
 this.foo = undefined // 重新赋值释放

 window.removeEventListener('keydown', keydownFun) // 使用完毕对全局事件进行解绑

 clearTimeout(timer) // 主动销毁定时器
 timer = null  // 解除定时器的引用

2、闭包
闭包会造成内存泄漏吗？闭包不会弹出调用栈，且常驻内存吗？

其实不是的，这是一个误区，原来IE中有bug，闭包使用完之后，IE依然无法回收闭包中使用的变量。但是这个是IE的问题，并不是闭包的问题。

正常创建闭包，相当于创建了一个全局变量，使用完了之后还是会进行回收的。

 function foo() {
   let a = 1
   function bar () {
     console.log(a);
   }
   return bar ;
 }
     
 let testBar = foo();
 testBar(); // 1
 testBar = null; // 在testBar不再使用，将其重新赋值