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谷歌浏览器的垃圾回收机制 ​

谷歌浏览器（Chrome）使用的是 V8 JavaScript 引擎。V8 采用了分代垃圾回收机制（Generational Garbage Collection）和标记-清除算法（Mark-and-Sweep Algorithm）来管理内存。

分代垃圾回收机制 ​

V8 将内存分为两个主要区域：新生代（New Space）和老生代（Old Space）。

  1. 新生代：用于存储生命周期较短的对象。新生代内存较小，且分为两个空间：From 空间和 To 空间。新生代垃圾回收主要使用 Scavenge 算法。
  2. 老生代：用于存储生命周期较长的对象。老生代内存较大，垃圾回收采用标记-清除和标记-整理算法。

Scavenge 算法（新生代） ​

  1. 新生代内存分为 From 空间和 To 空间。
  2. 活跃对象保存在 From 空间，当 From 空间填满时，进行垃圾回收。
  3. 活跃对象被复制到 To 空间，非活跃对象被回收。
  4. 交换 From 和 To 空间的角色。

标记-清除和标记-整理算法（老生代） ​

  1. 标记阶段：从根对象出发，递归遍历并标记所有可达对象。
  2. 清除阶段：遍历整个堆，回收未标记的对象。
  3. 整理阶段（标记-整理）：对剩余活跃对象进行压缩，整理内存碎片。

循环引用的变量回收 ​

在 JavaScript 中，循环引用是指两个或多个对象相互引用，形成一个闭环。比如：

javascript
function createCycle() {
  const obj1 = {};
  const obj2 = {};
  obj1.reference = obj2;
  obj2.reference = obj1;
  return [obj1, obj2];
}

虽然 obj1 和 obj2 之间存在循环引用，但它们可以在适当的条件下被垃圾回收器回收。因为现代垃圾回收器使用了标记-清除算法，这意味着只要这些对象在根对象（如全局对象、当前执行上下文中的局部变量等）不可达，它们就会被视为垃圾并被回收。

标记-清除算法处理循环引用 ​

  1. 标记阶段：从根对象出发，递归标记所有可达对象。即使存在循环引用，只要这些对象从根对象不可达，它们就不会被标记。
  2. 清除阶段：未被标记的对象会被回收。

在上面的例子中，如果 createCycle 函数执行完毕且返回的数组不再被引用（比如离开作用域或者数组本身被释放），obj1 和 obj2 就会变得不可达，因此会被标记为垃圾并最终被回收。

垃圾回收示例 ​

javascript
function createCycle() {
  const obj1 = {};
  const obj2 = {};
  obj1.reference = obj2;
  obj2.reference = obj1;
  return [obj1, obj2];
}

let cycle = createCycle();
// At this point, obj1 and obj2 are reachable through the cycle variable

cycle = null;
// Now, obj1 and obj2 are no longer reachable and can be garbage collected

在上面的代码中，当 cycle 被设置为 null 时，obj1 和 obj2 的引用被切断，它们不再可达，因此垃圾回收器会在下次回收时回收它们。

总结 ​

谷歌浏览器通过 V8 引擎的分代垃圾回收机制和标记-清除算法有效地管理内存，处理包括循环引用在内的各种情况。当对象之间存在循环引用时，只要这些对象从根对象不可达，它们仍然会被正确地标记为垃圾并被回收。

根对象是指的什么 ​

在 JavaScript 中，垃圾回收器使用根对象（Root Objects）作为起点来识别哪些对象是可达的，哪些对象是不可达的。根对象是所有活动对象（那些还在使用中的对象）的起点。具体来说，根对象通常包括以下几种：

  1. 全局对象：在浏览器环境中，通常是 window 对象。在 Node.js 环境中，通常是 global 对象。全局对象上挂载的所有变量和属性都被视为根对象。

    javascript
    // 浏览器环境
var globalVar = "I'm a global variable"; // 这是根对象的一部分

  2. 当前执行上下文中的局部变量：当前函数或作用域中的局部变量、参数等。

    javascript
    function example() {
    var localVar = "I'm a local variable"; // 这是根对象的一部分
    // localVar 在函数执行期间是根对象的一部分
}

  3. 调用栈上的变量：所有当前调用栈中的函数调用所涉及的变量和参数。

    javascript
    function foo() {
    var fooVar = "foo variable";
    bar();
}

function bar() {
    var barVar = "bar variable";
    // fooVar 和 barVar 都是根对象的一部分
}

foo();

  4. 活动的闭包：所有由闭包捕获的变量。

    javascript
    function outer() {
    var outerVar = "I'm an outer variable";
    function inner() {
        console.log(outerVar); // outerVar 是根对象的一部分，因为被 inner 闭包引用
    }
    return inner;
}

垃圾回收的标记-清除过程 ​

  1. 标记阶段：从根对象开始，递归遍历所有可达对象，并对这些对象进行标记。标记过程会追踪所有通过引用链可达的对象。
  2. 清除阶段：遍历堆中的所有对象，回收那些未被标记的对象，即不可达对象。

示例 ​

下面是一个具体示例，展示哪些对象在垃圾回收过程中会被标记和清除：

javascript
// 全局变量是根对象
var globalVar = "global";

function createCycle() {
    var localVar = "local"; // 局部变量在函数执行期间是根对象
    var obj1 = {};
    var obj2 = {};
    obj1.reference = obj2;
    obj2.reference = obj1;
    return [obj1, obj2];
}

var cycle = createCycle();
// At this point, obj1 and obj2 are reachable through the cycle variable

cycle = null;
// Now, obj1 and obj2 are no longer reachable and can be garbage collected

总结 ​

根对象（Root Objects）是垃圾回收器判断对象是否可达的起点。通过标记从根对象可达的所有对象，垃圾回收器可以识别出那些不再被引用的对象，并将其回收。理解根对象对于理解 JavaScript 的内存管理和垃圾回收机制至关重要。

老生代回收的时机 ​

在 V8 引擎中，垃圾回收（GC）机制分为新生代（New Space）和老生代（Old Space），分别用于存储生命周期较短和较长的对象。老生代的垃圾回收机制相对复杂，通常涉及标记-清除（Mark-Sweep）和标记-整理（Mark-Compact）算法。以下是老生代垃圾回收的时机和相关机制的详细说明：

老生代垃圾回收的时机 ​

老生代的垃圾回收不会像新生代那样频繁，而是根据以下几个条件触发：

  1. 老生代内存使用达到阈值：当老生代区域的内存使用达到一定的阈值时，会触发垃圾回收。这是为了避免内存耗尽，确保程序可以继续运行。
  2. 系统内存不足：当系统检测到内存压力较大时，也可能会触发老生代的垃圾回收，尝试回收更多内存。
  3. 显式调用：虽然不推荐，但开发者可以显式调用垃圾回收（如 gc()），在某些特定场景下可能会触发老生代的垃圾回收。不过，显式调用通常仅在调试或特殊情况下使用。

老生代的垃圾回收机制 ​

V8 引擎在老生代中主要采用两种垃圾回收算法：标记-清除（Mark-Sweep）和标记-整理（Mark-Compact）。

标记-清除（Mark-Sweep） ​

标记-清除是老生代回收的基本算法，分为两个阶段：

  1. 标记阶段：从根对象（如全局对象、当前执行上下文中的局部变量等）出发，递归遍历并标记所有可达对象。
  2. 清除阶段：遍历堆中的所有对象，回收未被标记的对象，即不可达对象。这些未被标记的对象的内存会被释放，但堆中可能会留下内存碎片。

标记-整理（Mark-Compact） ​

为了应对标记-清除算法产生的内存碎片问题，V8 还使用了标记-整理算法：

  1. 标记阶段：与标记-清除算法相同，标记所有可达对象。
  2. 整理阶段：移动所有活跃对象，使其在内存中连续，消除碎片。整理阶段会将存活对象移动到一起，并更新相关指针。

增量标记（Incremental Marking） ​

为了减少垃圾回收带来的停顿时间（暂停应用程序执行），V8 还引入了增量标记技术。增量标记将标记阶段拆分为多个小步骤，交替进行垃圾回收和程序执行，以实现更低的延迟。

示例：老生代垃圾回收 ​

javascript
function createOldSpaceObjects() {
    let obj = {};
    for (let i = 0; i < 10000; i++) {
        obj[i] = { largeData: new Array(1000).fill('*') };
    }
    return obj;
}

let oldSpaceObj = createOldSpaceObjects();
// 此时，oldSpaceObj 持有大量数据，可能会被分配到老生代

// 模拟进一步的内存使用
oldSpaceObj = null; // 解除引用，触发老生代垃圾回收的条件

在上面的示例中，createOldSpaceObjects 函数创建了大量对象，这些对象可能会被分配到老生代。当解除对 oldSpaceObj 的引用时，这些对象变得不可达，符合老生代垃圾回收的条件。

总结 ​

老生代垃圾回收在以下情况下会被触发：

  • 老生代内存使用达到阈值
  • 系统内存不足
  • 显式调用垃圾回收

V8 采用了标记-清除和标记-整理算法，以及增量标记技术来高效地管理老生代的内存。这些机制共同作用，确保老生代内存的高效使用和回收，从而提升 JavaScript 应用程序的性能和稳定性。

Scavenge 算法 ​

Scavenge 算法是一种用于新生代（Young Generation）内存管理的垃圾回收算法，特别适用于生命周期短、频繁创建和销毁的小对象。V8 引擎中的 Scavenge 算法实现被称为 “复制收集算法”（Copying Collection Algorithm）。以下是 Scavenge 算法的详细解释。

Scavenge 算法的工作原理 ​

新生代内存通常被划分为两个区域：From 空间和To 空间。这两个空间的大小相同，并且交替使用。

  1. 内存分配：
    • 新生代中的对象最初分配在 From 空间。
    • 当 From 空间填满时，就会触发一次垃圾回收。
  2. 垃圾回收过程：
    • 标记阶段：从根对象出发，标记所有可达对象。
    • 复制阶段：将所有标记的可达对象从 From 空间复制到 To 空间。
    • 清除阶段：清除 From 空间中的所有对象，因为未标记的对象即为不可达对象。
  3. 空间交换：
    • 经过上述步骤后，From 和 To 空间的角色互换。原来的 To 空间变为新的 From 空间，新的对象将在这个新的 From 空间中分配。

Scavenge 算法的优点 ​

  1. 高效的内存管理：
    • Scavenge 算法通过复制存活对象来消除碎片，使内存分配连续且高效。
  2. 适用于新生代：
    • 新生代对象生命周期短，Scavenge 算法的高频率回收机制非常适合管理这些对象。
  3. 快速的垃圾回收：
    • 由于新生代内存较小，Scavenge 算法的标记和复制操作通常非常快，减少了应用程序的暂停时间。

示例代码解释 ​

下面是一个简单的示例代码，展示了对象在新生代内存中的分配和回收：

javascript
function createNewGenerationObjects() {
  let newGenObjects = [];
  for (let i = 0; i < 10000; i++) {
    newGenObjects.push({ data: new Array(100).fill('*') });
  }
  return newGenObjects;
}

let newGen = createNewGenerationObjects();
// newGenObjects 数组中的对象会被分配到新生代内存（From 空间）中

在这个示例中，createNewGenerationObjects 函数创建了大量的小对象，这些对象会被分配到新生代内存中的 From 空间。当 From 空间填满时，Scavenge 算法会触发一次垃圾回收，将存活的对象复制到 To 空间，清除未标记的对象，并交换 From 和 To 空间。

Scavenge 算法的执行过程 ​

  1. 对象分配：
    • 新生代中的对象首先分配在 From 空间中。
  2. 触发垃圾回收：
    • 当 From 空间填满时，触发 Scavenge 算法进行垃圾回收。
  3. 标记和复制：
    • 从根对象出发，标记所有可达对象。
    • 将标记的对象复制到 To 空间。
  4. 清除和交换：
    • 清除 From 空间中的所有对象。
    • 交换 From 和 To 空间的角色。

总结 ​

Scavenge 算法是一种高效的垃圾回收算法，特别适用于新生代内存管理。通过标记、复制和清除过程，Scavenge 算法能够快速回收生命周期短的小对象，并确保内存分配连续且高效。这种算法通过空间交换的方式消除内存碎片，提高了垃圾回收的效率和应用程序的性能。

老生代的数据从哪来，怎么过来的 ​

老生代（Old Generation）中的数据主要来自新生代（Young Generation）。新生代中的对象在一定条件下会被晋升（Promote）到老生代。以下是详细的解释：

新生代和老生代 ​

  1. 新生代（Young Generation）：存储生命周期较短的对象。
    • 新生代内存较小，分为两个空间：From 空间和 To 空间。
    • 使用 Scavenge 算法进行垃圾回收。
  2. 老生代（Old Generation）：存储生命周期较长的对象。
    • 老生代内存较大。
    • 使用标记-清除和标记-整理算法进行垃圾回收。

对象晋升到老生代的条件 ​

当对象满足以下条件之一时，会被晋升到老生代：

  1. 对象经历过多次 Scavenge 回收：
    • 新生代内存分为两个空间（From 和 To），对象在一次垃圾回收后从 From 空间复制到 To 空间。若一个对象在多个垃圾回收周期后依然存活，会被晋升到老生代。
  2. To 空间填满：
    • 如果 To 空间在一次垃圾回收过程中被填满，也会将对象直接晋升到老生代。
  3. 大对象：
    • 如果对象非常大，新生代无法容纳，则直接分配到老生代。

晋升过程 ​

  1. 对象分配和存活：
    • 新对象首先分配到新生代的 From 空间。
    • 在垃圾回收过程中，存活对象被复制到 To 空间。
    • 对象在多个垃圾回收周期后依然存活，达到晋升阈值。
  2. 触发晋升：
    • 对象在新生代内存中存活时间足够长，或者 To 空间填满。
    • 对象被标记为需要晋升到老生代。
  3. 对象晋升：
    • 对象从新生代复制到老生代。

示例代码和解释 ​

下面是一个示例代码，展示对象从新生代晋升到老生代的过程：

javascript
function createObjects() {
    let newGenObjects = [];
    for (let i = 0; i < 10000; i++) {
        newGenObjects.push({ data: new Array(100).fill('*') });
    }
    return newGenObjects;
}

// 创建新生代对象
let objects = createObjects();

// 触发几次垃圾回收（模拟）
// 对象在多个垃圾回收周期后依然存活，达到晋升条件
for (let i = 0; i < 10; i++) {
    // 触发垃圾回收
    objects = createObjects();
}

// 解除引用，触发老生代垃圾回收的条件
objects = null;

在这个示例中，createObjects 函数创建了大量对象，这些对象最初会分配到新生代。通过多次触发垃圾回收（模拟），存活对象会在多个垃圾回收周期后晋升到老生代。当对象满足晋升条件时（如多次垃圾回收后依然存活），它们会被复制到老生代内存中。

总结 ​

老生代中的数据主要来自新生代，晋升过程通常基于对象的生命周期和内存占用情况。V8 引擎通过一系列条件（如对象存活时间和新生代空间使用情况）来确定哪些对象需要晋升到老生代。晋升后的对象在老生代内存中进行管理，并使用标记-清除和标记-整理算法进行垃圾回收。这种机制确保了新生代和老生代的高效管理，从而提高了垃圾回收的性能和应用程序的运行效率。

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