本文來分享 V8 引擎執(zhí)行 JavaScript 的過程和垃圾回收機(jī)制。

1、JS 代碼執(zhí)行過程

在說V8的執(zhí)行JavaScript代碼的機(jī)制之前，我們先來看看編譯型和解釋型語(yǔ)言的區(qū)別。

（1）編譯型語(yǔ)言和解釋型語(yǔ)言

我們知道，機(jī)器是不能直接理解代碼的。所以，在執(zhí)行程序之前，需要將代碼翻譯成機(jī)器能讀懂的機(jī)器語(yǔ)言。按語(yǔ)言的執(zhí)行流程，可以把計(jì)算機(jī)語(yǔ)言劃分為編譯型語(yǔ)言和解釋型語(yǔ)言：

• 編譯型語(yǔ)言：在代碼運(yùn)行前編譯器直接將對(duì)應(yīng)的代碼轉(zhuǎn)換成機(jī)器碼，運(yùn)行時(shí)不需要再重新翻譯，直接可以使用編譯后的結(jié)果。
• 解釋型語(yǔ)言：需要將代碼轉(zhuǎn)換成機(jī)器碼，和編譯型語(yǔ)言的區(qū)別在于運(yùn)行時(shí)需要轉(zhuǎn)換。解釋型語(yǔ)言的執(zhí)行速度要慢于編譯型語(yǔ)言，因?yàn)榻忉屝驼Z(yǔ)言每次執(zhí)行都需要把源碼轉(zhuǎn)換一次才能執(zhí)行。

Java 和 C++ 等語(yǔ)言都是編譯型語(yǔ)言，而 JavaScript 是解釋性語(yǔ)言，它整體的執(zhí)行速度會(huì)略慢于編譯型的語(yǔ)言。V8 是眾多瀏覽器的 JS 引擎中性能表現(xiàn)最好的一個(gè)，并且它是 Chrome 的內(nèi)核，Node.js 也是基于 V8 引擎研發(fā)的。

編譯型語(yǔ)言和解釋器語(yǔ)言代碼執(zhí)行的具體流程如下：

兩者的執(zhí)行流程如下：

• 在編譯型語(yǔ)言的編譯過程中，編譯器首先會(huì)依次對(duì)源代碼進(jìn)行詞法分析、語(yǔ)法分析，生成抽象語(yǔ)法樹（AST），然后優(yōu)化代碼，最后再生成處理器能夠理解的機(jī)器碼。如果編譯成功，將會(huì)生成一個(gè)可執(zhí)行的文件。但如果編譯過程發(fā)生了語(yǔ)法或者其他的錯(cuò)誤，那么編譯器就會(huì)拋出異常，最后的二進(jìn)制文件也不會(huì)生成成功。
• 在解釋型語(yǔ)言的解釋過程中，同樣解釋器也會(huì)對(duì)源代碼進(jìn)行詞法分析、語(yǔ)法分析，并生成抽象語(yǔ)法樹（AST），不過它會(huì)再基于抽象語(yǔ)法樹生成字節(jié)碼，最后再根據(jù)字節(jié)碼來執(zhí)行程序、輸出結(jié)果。

（2） V8 執(zhí)行代碼過程

V8 在執(zhí)行過程用到了解釋器和編譯器。 其執(zhí)行過程如下：

• Parse 階段：V8 引擎將 JS 代碼轉(zhuǎn)換成 AST（抽象語(yǔ)法樹）。
• Ignition 階段：解釋器將 AST 轉(zhuǎn)換為字節(jié)碼，解析執(zhí)行字節(jié)碼也會(huì)為下一個(gè)階段優(yōu)化編譯提供需要的信息。
• TurboFan 階段：編譯器利用上個(gè)階段收集的信息，將字節(jié)碼優(yōu)化為可以執(zhí)行的機(jī)器碼。
• Orinoco 階段：垃圾回收階段，將程序中不再使用的內(nèi)存空間進(jìn)行回收。

這里前三個(gè)步驟是JavaScript的執(zhí)行過程，最后一步是垃圾回收的過程。下面就先來看看V8 執(zhí)行 JavaScript的過程。

生成抽象語(yǔ)法樹

這個(gè)過程就是將源代碼轉(zhuǎn)換為抽象語(yǔ)法樹（AST），并生成執(zhí)行上下文，執(zhí)行上下文就是代碼在執(zhí)行過程中的環(huán)境信息。

將 JS 代碼解析成 AST主要分為兩個(gè)階段：

• 詞法分析：這個(gè)階段會(huì)將源代碼拆成最小的、不可再分的詞法單元，稱為 token。比如代碼 var a = 1；通常會(huì)被分解成 var 、a、=、1、; 這五個(gè)詞法單元。代碼中的空格在 JavaScript 中是直接忽略的，簡(jiǎn)單來說就是將 JavaScript 代碼解析成一個(gè)個(gè)令牌（Token）。
• 語(yǔ)法分析：這個(gè)過程是將上一步生成的 token 數(shù)據(jù)，根據(jù)語(yǔ)法規(guī)則轉(zhuǎn)為 AST。如果源碼符合語(yǔ)法規(guī)則，這一步就會(huì)順利完成。如果源碼存在語(yǔ)法錯(cuò)誤，這一步就會(huì)終止，并拋出一個(gè)語(yǔ)法錯(cuò)誤，簡(jiǎn)單來說就是將令牌組裝成一棵抽象的語(yǔ)法樹（AST）。

通過詞法分析會(huì)對(duì)代碼逐個(gè)字符進(jìn)行解析，生成類似下面結(jié)構(gòu)的令牌（Token），這些令牌類型各不相同，有關(guān)鍵字、標(biāo)識(shí)符、符號(hào)、數(shù)字等。代碼 var a = 1；會(huì)轉(zhuǎn)化為下面這樣的令牌：

Keyword(var)
Identifier(name)
Punctuator(=)
Number(1)

語(yǔ)法分析階段會(huì)用令牌生成一棵抽象語(yǔ)法樹，生成樹的過程中會(huì)去除不必要的符號(hào)令牌，然后按照語(yǔ)法規(guī)則來生成。下面來看兩段代碼：

// 第一段代碼
var a = 1;
// 第二段代碼
function sum (a,b) {
  return a + b;
}

將這兩段代碼分別轉(zhuǎn)換成 AST 抽象語(yǔ)法樹之后返回的 JSON 如下：

• 第一段代碼，編譯后的結(jié)果：

{
  "type": "Program",
  "start": 0,
  "end": 10,
  "body": [
    {
      "type": "VariableDeclaration",
      "start": 0,
      "end": 10,
      "declarations": [
        {
          "type": "VariableDeclarator",
          "start": 4,
          "end": 9,
          "id": {
            "type": "Identifier",
            "start": 4,
            "end": 5,
            "name": "a"
          },
          "init": {
            "type": "Literal",
            "start": 8,
            "end": 9,
            "value": 1,
            "raw": "1"
          }
        }
      ],
      "kind": "var"
    }
  ],
  "sourceType": "module"
}

它的結(jié)構(gòu)大致如下：

• 第二段代碼，編譯出來的結(jié)果：

{
  "type": "Program",
  "start": 0,
  "end": 38,
  "body": [
    {
      "type": "FunctionDeclaration",
      "start": 0,
      "end": 38,
      "id": {
        "type": "Identifier",
        "start": 9,
        "end": 12,
        "name": "sum"
      },
      "expression": false,
      "generator": false,
      "async": false,
      "params": [
        {
          "type": "Identifier",
          "start": 14,
          "end": 15,
          "name": "a"
        },
        {
          "type": "Identifier",
          "start": 16,
          "end": 17,
          "name": "b"
        }
      ],
      "body": {
        "type": "BlockStatement",
        "start": 19,
        "end": 38,
        "body": [
          {
            "type": "ReturnStatement",
            "start": 23,
            "end": 36,
            "argument": {
              "type": "BinaryExpression",
              "start": 30,
              "end": 35,
              "left": {
                "type": "Identifier",
                "start": 30,
                "end": 31,
                "name": "a"
              },
              "operator": "+",
              "right": {
                "type": "Identifier",
                "start": 34,
                "end": 35,
                "name": "b"
              }
            }
          }
        ]
      }
    }
  ],
  "sourceType": "module"
}

它的結(jié)構(gòu)大致如下：

可以看到，AST 只是源代碼語(yǔ)法結(jié)構(gòu)的一種抽象的表示形式，計(jì)算機(jī)也不會(huì)去直接去識(shí)別 JS 代碼，轉(zhuǎn)換成抽象語(yǔ)法樹也只是識(shí)別這一過程中的第一步。AST 的結(jié)構(gòu)和代碼的結(jié)構(gòu)非常相似，其實(shí)也可以把 AST 看成代碼的結(jié)構(gòu)化的表示，編譯器或者解釋器后續(xù)的工作都需要依賴于 AST。

AST的應(yīng)用場(chǎng)景：

AST 是一種很重要的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，很多地方用到了AST。比如在 Babel 中，Babel 是一個(gè)代碼轉(zhuǎn)碼器，可以將 ES6 代碼轉(zhuǎn)為 ES5 代碼。Babel 的工作原理就是先將 ES6 源碼轉(zhuǎn)換為 AST，然后再將 ES6 語(yǔ)法的 AST 轉(zhuǎn)換為 ES5 語(yǔ)法的 AST，最后利用 ES5 的 AST 生成 JavaScript 源代碼。

除了 Babel 之外，ESLint 也使用到了 AST。ESLint 是一個(gè)用來檢查 JavaScript 編寫規(guī)范的插件，其檢測(cè)流程也是需要將源碼轉(zhuǎn)換為 AST，然后再利用 AST 來檢查代碼規(guī)范化的問題。

除了上述應(yīng)用場(chǎng)景，AST 的應(yīng)用場(chǎng)景還有很多：

• JS 反編譯，語(yǔ)法解析。
• 代碼高亮。
• 關(guān)鍵字匹配。
• 代碼壓縮。

生成字節(jié)碼

有了 抽象語(yǔ)法樹 AST 和執(zhí)行上下文后，就輪到解釋器就登場(chǎng)了，它會(huì)根據(jù) AST 生成字節(jié)碼，并解釋執(zhí)行字節(jié)碼。

在 V8 的早期版本中，是通過 AST 直接轉(zhuǎn)換成機(jī)器碼的。將 AST 直接轉(zhuǎn)換為機(jī)器碼會(huì)存在一些問題：

• 直接轉(zhuǎn)換會(huì)帶來內(nèi)存占用過大的問題，因?yàn)閷⒊橄笳Z(yǔ)法樹全部生成了機(jī)器碼，而機(jī)器碼相比字節(jié)碼占用的內(nèi)存多了很多；
• 某些 JavaScript 使用場(chǎng)景使用解釋器更為合適，解析成字節(jié)碼，有些代碼沒必要生成機(jī)器碼，進(jìn)而盡可能減少了占用內(nèi)存過大的問題。

為了解決內(nèi)存占用問題，就在 V8 引擎中引入了字節(jié)碼。那什么是字節(jié)碼呢？為什么引入字節(jié)碼就能解決內(nèi)存占用問題呢？

字節(jié)碼就是介于 AST 和機(jī)器碼之間的一種代碼。 需要將其轉(zhuǎn)換成機(jī)器碼后才能執(zhí)行，字節(jié)碼是對(duì)機(jī)器碼的一個(gè)抽象描述，相對(duì)于機(jī)器碼而言，它的代碼量更小，從而可以減少內(nèi)存消耗。解釋器除了可以快速生成沒有優(yōu)化的字節(jié)碼外，還可以執(zhí)行部分字節(jié)碼。

生成機(jī)器碼

生成字節(jié)碼之后，就進(jìn)入執(zhí)行階段了，實(shí)際上，這一步就是將字節(jié)碼生成機(jī)器碼。

一般情況下，如果字節(jié)碼是第一次執(zhí)行，那么解釋器就會(huì)逐條解釋執(zhí)行。在執(zhí)行字節(jié)碼過程中，如果發(fā)現(xiàn)有熱代碼（重復(fù)執(zhí)行的代碼，運(yùn)行次數(shù)超過某個(gè)閾值就被標(biāo)記為熱代碼），那么后臺(tái)的編譯器就會(huì)把該段熱點(diǎn)的字節(jié)碼編譯為高效的機(jī)器碼，然后當(dāng)再次執(zhí)行這段被優(yōu)化的代碼時(shí)，只需要執(zhí)行編譯后的機(jī)器碼即可，這樣提升了代碼的執(zhí)行效率。

字節(jié)碼配合解釋器和編譯器的技術(shù)就是 即時(shí)編譯（JIT）。在 V8 中就是指解釋器在解釋執(zhí)行字節(jié)碼的同時(shí)，收集代碼信息，當(dāng)它發(fā)現(xiàn)某一部分代碼變熱了之后，編譯器便閃亮登場(chǎng)，把熱點(diǎn)的字節(jié)碼轉(zhuǎn)換為機(jī)器碼，并把轉(zhuǎn)換后的機(jī)器碼保存起來，以備下次使用。

因?yàn)?V8 引擎是多線程的，編譯器的編譯線程和生成字節(jié)碼不會(huì)在同一個(gè)線程上，這樣可以和解釋器相互配合著使用，不受另一方的影響。下面是JIT技術(shù)的工作機(jī)制：

解釋器在得到 AST 之后，會(huì)按需進(jìn)行解釋和執(zhí)行。也就是說如果某個(gè)函數(shù)沒有被調(diào)用，則不會(huì)去解釋執(zhí)行它。在這個(gè)過程中解釋器會(huì)將一些重復(fù)可優(yōu)化的操作收集起來生成分析數(shù)據(jù)，然后將生成的字節(jié)碼和分析數(shù)據(jù)傳給編譯器，編譯器會(huì)依據(jù)分析數(shù)據(jù)來生成高度優(yōu)化的機(jī)器碼。

優(yōu)化后的機(jī)器碼的作用和緩存很類似，當(dāng)解釋器再次遇到相同的內(nèi)容時(shí)，就可以直接執(zhí)行優(yōu)化后的機(jī)器碼。當(dāng)然優(yōu)化后的代碼有時(shí)可能會(huì)無法運(yùn)行（比如函數(shù)參數(shù)類型改變），那么會(huì)再次反優(yōu)化為字節(jié)碼交給解釋器。

整個(gè)過程如下圖所示：

（3）執(zhí)行過程優(yōu)化

如果JavaScript代碼在執(zhí)行前都要完全經(jīng)過解析才能執(zhí)行，那可能會(huì)面臨以下問題：

• 代碼執(zhí)行時(shí)間變長(zhǎng)：一次性解析所有代碼會(huì)增加代碼的運(yùn)行時(shí)間。
• 消耗更多內(nèi)存：解析完的 AST 以及根據(jù) AST 編譯后的字節(jié)碼都會(huì)存放在內(nèi)存中，會(huì)占用更多內(nèi)存空間。
• 占用磁盤空間：編譯后的代碼會(huì)緩存在磁盤上，占用磁盤空間。

所以，V8 引擎使用了延遲解析：在解析過程中，對(duì)于不是立即執(zhí)行的函數(shù)，只進(jìn)行預(yù)解析；只有當(dāng)函數(shù)調(diào)用時(shí)，才對(duì)函數(shù)進(jìn)行全量解析。

進(jìn)行預(yù)解析時(shí)，只驗(yàn)證函數(shù)語(yǔ)法是否有效、解析函數(shù)聲明、確定函數(shù)作用域，不生成 AST，而實(shí)現(xiàn)預(yù)解析的，就是 Pre-Parser 解析器。

以下面代碼為例：

function sum(a, b) {
    return a + b;
}
const a = 666;
const c = 996;
sum(1, 1);

V8 解析器是從上往下解析代碼的，當(dāng)解析器遇到函數(shù)聲明 sum 時(shí)，發(fā)現(xiàn)它不是立即執(zhí)行，所以會(huì)用 Pre-Parser 解析器對(duì)其預(yù)解析，過程中只會(huì)解析函數(shù)聲明，不會(huì)解析函數(shù)內(nèi)部代碼，不會(huì)為函數(shù)內(nèi)部代碼生成 AST。

之后解釋器會(huì)把 AST 編譯為字節(jié)碼并執(zhí)行，解釋器會(huì)按照自上而下的順序執(zhí)行代碼，先執(zhí)行 const a = 666;  和 const c = 996; ，然后執(zhí)行函數(shù)調(diào)用 sum(1, 1) ，這時(shí) Parser 解析器才會(huì)繼續(xù)解析函數(shù)內(nèi)的代碼、生成 AST，再交給解釋器編譯執(zhí)行。

2、垃圾回收

（1）JS 內(nèi)存管理機(jī)制

計(jì)算機(jī)程序語(yǔ)言都運(yùn)行在對(duì)應(yīng)的代碼引擎上，使用內(nèi)存過程可以分為以下三個(gè)步驟：

• 分配所需要的系統(tǒng)內(nèi)存空間。
• 使用分配到的內(nèi)存進(jìn)行讀或?qū)懙炔僮鳌?/li>
• 不需要使用內(nèi)存時(shí)，將其空間釋放或者歸還。

在 JavaScript 中，當(dāng)創(chuàng)建變量時(shí)，系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)給對(duì)象分配對(duì)應(yīng)的內(nèi)存，來看下面的例子：

var a = 123; // 給數(shù)值變量分配棧內(nèi)存
var etf = "ARK"; // 給字符串分配棧內(nèi)存
// 給對(duì)象及其包含的值分配堆內(nèi)存
var obj = {
  name: 'tom',
  age: 13
}; 
// 給數(shù)組及其包含的值分配內(nèi)存
var a = [1, null, "str"]; 
// 給函數(shù)分配內(nèi)存
function sum(a, b){
  return a + b;
}

JavaScript 中的數(shù)據(jù)分為兩類：

• 基本類型：這些類型在內(nèi)存中會(huì)占據(jù)固定的內(nèi)存空間，它們的值都保存在棧空間中，直接可以通過值來訪問這些；
• 引用類型：由于引用類型值大小不固定，棧內(nèi)存中存放地址指向堆內(nèi)存中的對(duì)象，是通過引用來訪問的。

棧內(nèi)存中的基本類型，可以通過操作系統(tǒng)直接處理；而堆內(nèi)存中的引用類型，正是由于可以經(jīng)常變化，大小不固定，因此需要 JavaScript 的引擎通過垃圾回收機(jī)制來處理。所謂的垃圾回收是指：JavaScript代碼運(yùn)行時(shí)，需要分配內(nèi)存空間來儲(chǔ)存變量和值。當(dāng)變量不在參與運(yùn)行時(shí)，就需要系統(tǒng)收回被占用的內(nèi)存空間。 Javascript 具有自動(dòng)垃圾回收機(jī)制，會(huì)定期對(duì)那些不再使用的變量、對(duì)象所占用的內(nèi)存進(jìn)行釋放，原理就是找到不再使用的變量，然后釋放掉其占用的內(nèi)存。

JavaScript中存在兩種變量：局部變量和全局變量。全局變量的生命周期會(huì)持續(xù)要頁(yè)面卸載；而局部變量聲明在函數(shù)中，它的生命周期從函數(shù)執(zhí)行開始，直到函數(shù)執(zhí)行結(jié)束，在這個(gè)過程中，局部變量會(huì)在堆或棧中存儲(chǔ)它們的值，當(dāng)函數(shù)執(zhí)行結(jié)束后，這些局部變量不再被使用，它們所占有的空間就會(huì)被釋放。不過，當(dāng)局部變量被外部函數(shù)使用時(shí)，其中一種情況就是閉包，在函數(shù)執(zhí)行結(jié)束后，函數(shù)外部的變量依然指向函數(shù)內(nèi)部的局部變量，此時(shí)局部變量依然在被使用，所以不會(huì)回收。

（2）V8 垃圾回收過程

先來看看 Chrome 瀏覽器的垃圾回收過程：

通過 GC Root 標(biāo)記空間中活動(dòng)對(duì)象和?活動(dòng)對(duì)象

目前 V8 采用的可訪問性算法來判斷堆中的對(duì)象是否是活動(dòng)對(duì)象。這個(gè)算法是將一些 GC Root 作為初始存活的對(duì)象的集合，從 GC Roots 對(duì)象出發(fā)，遍歷 GC Root 中所有對(duì)象：

• 通過 GC Root 遍歷到的對(duì)象是可訪問的，必須保證這些對(duì)象應(yīng)該在內(nèi)存中保留，可訪問的對(duì)象稱為活動(dòng)對(duì)象。
• 通過 GC Roots 沒有遍歷到的對(duì)象是不可訪問的，這些不可訪問的對(duì)象就可能被回收，不可訪問的對(duì)象稱為非活動(dòng)對(duì)象。

回收非活動(dòng)對(duì)象所占據(jù)的內(nèi)存

其實(shí)就是在所有的標(biāo)記完成之后，統(tǒng)一清理內(nèi)存中所有被標(biāo)記為可回收的對(duì)象。

內(nèi)存整理

一般來說，頻繁回收對(duì)象后，內(nèi)存中就會(huì)存在大量不連續(xù)空間，這些不連續(xù)的內(nèi)存空間稱為內(nèi)存碎片。當(dāng)內(nèi)存中出現(xiàn)了大量的內(nèi)存碎片之后，如果需要分配較大的連續(xù)內(nèi)存時(shí)，就有可能出現(xiàn)內(nèi)存不足的情況，所以最后一步需要整理這些內(nèi)存碎片。這步其實(shí)是可選的，因?yàn)橛械睦厥掌鞑粫?huì)產(chǎn)生內(nèi)存碎片。

以上就是大致的垃圾回收流程。目前 V8 使用了兩個(gè)垃圾回收器：主垃圾回收器和副垃圾回收器。下面就來看看 V8 是如何實(shí)現(xiàn)垃圾回收的。

在 V8 中，會(huì)把堆分為新生代和老生代兩個(gè)區(qū)域，新生代中存放的是生存時(shí)間短的對(duì)象，老生代中存放生存時(shí)間久的對(duì)象：

新?代通常只?持 1～8M 的容量，而老生代支持的容量就大很多。對(duì)于這兩塊區(qū)域，V8分別使用兩個(gè)不同的垃圾回收器，以便更高效地實(shí)施垃圾回收：

• 副垃圾回收器：負(fù)責(zé)新生代的垃圾回收。
• 主垃圾回收器：負(fù)責(zé)老生代的垃圾回收。

副垃圾回收器（新生代）

副垃圾回收器主要負(fù)責(zé)新生代的垃圾回收。大多數(shù)的對(duì)象最開始都會(huì)被分配在新生代，該存儲(chǔ)空間相對(duì)較小，分為兩個(gè)空間：from 空間（對(duì)象區(qū)）和 to 空間（空閑區(qū)）。

新加入的對(duì)象都會(huì)存放到對(duì)象區(qū)域，當(dāng)對(duì)象區(qū)域快被寫滿時(shí)，就需要執(zhí)行一次垃圾清理操作：首先要對(duì)對(duì)象區(qū)域中的垃圾做標(biāo)記，標(biāo)記完成之后，就進(jìn)入垃圾清理階段。副垃圾回收器會(huì)把這些存活的對(duì)象復(fù)制到空閑區(qū)域中，同時(shí)它還會(huì)把這些對(duì)象有序地排列起來。這個(gè)復(fù)制過程就相當(dāng)于完成了內(nèi)存整理操作，復(fù)制后空閑區(qū)域就沒有內(nèi)存碎片了：

完成復(fù)制后，對(duì)象區(qū)域與空閑區(qū)域進(jìn)行角色翻轉(zhuǎn)，也就是原來的對(duì)象區(qū)域變成空閑區(qū)域，原來的空閑區(qū)域變成了對(duì)象區(qū)域，這種算法稱之為 Scavenge 算法，這樣就完成了垃圾對(duì)象的回收操作。同時(shí)，這種角色翻轉(zhuǎn)的操作還能讓新生代中的這兩塊區(qū)域無限重復(fù)使用下去：

不過，副垃圾回收器每次執(zhí)行清理操作時(shí)，都需要將存活的對(duì)象從對(duì)象區(qū)域復(fù)制到空閑區(qū)域，復(fù)制操作需要時(shí)間成本，如果新生區(qū)空間設(shè)置得太大了，那么每次清理的時(shí)間就會(huì)過久，所以為了執(zhí)行效率，一般新生區(qū)的空間會(huì)被設(shè)置得比較小。 也正是因?yàn)樾律鷧^(qū)的空間不大，所以很容易被存活的對(duì)象裝滿整個(gè)區(qū)域，副垃圾回收器一旦監(jiān)控對(duì)象裝滿了，便執(zhí)行垃圾回收。同時(shí)，副垃圾回收器還會(huì)采用對(duì)象晉升策略，也就是移動(dòng)那些經(jīng)過兩次垃圾回收依然還存活的對(duì)象到老生代中。

主垃圾回收器（老生代）

主垃圾回收器主要負(fù)責(zé)老生代中的垃圾回收。除了新生代中晉升的對(duì)象，?些?的對(duì)象會(huì)直接被分配到老生代里。因此，老生代中的對(duì)象有兩個(gè)特點(diǎn)：

• 對(duì)象占用空間大。
• 對(duì)象存活時(shí)間間。

由于老生代的對(duì)象比較大，若要在老生代中使用 Scavenge 算法進(jìn)行垃圾回收，復(fù)制這些大的對(duì)象將會(huì)花費(fèi)較多時(shí)間，從而導(dǎo)致回收?qǐng)?zhí)行效率不高，同時(shí)還會(huì)浪費(fèi)空間。所以，主垃圾回收器采用標(biāo)記清除的算法進(jìn)行垃圾回收。

這種方式分為標(biāo)記和清除兩個(gè)階段：

• 標(biāo)記階段： 從一組根元素開始，遞歸遍歷這組根元素，在這個(gè)遍歷過程中，能到達(dá)的元素稱為活動(dòng)對(duì)象，沒有到達(dá)的元素就可以判斷為垃圾數(shù)據(jù)。
• 清除階段： 主垃圾回收器會(huì)直接將標(biāo)記為垃圾的數(shù)據(jù)清理掉。

這兩個(gè)階段如圖所示：

對(duì)垃圾數(shù)據(jù)進(jìn)行標(biāo)記，然后清除，這就是標(biāo)記清除算法，不過對(duì)一塊內(nèi)存多次執(zhí)?標(biāo)記清除算法后，會(huì)產(chǎn)生大量不連續(xù)的內(nèi)存碎片。而碎片過多會(huì)導(dǎo)致大對(duì)象無法分配到足夠的連續(xù)內(nèi)存，于是又引入了另外一種算法——標(biāo)記整理。

這個(gè)算法的標(biāo)記過程仍然與標(biāo)記清除算法里的是一樣的，先標(biāo)記可回收對(duì)象，但后續(xù)步驟不是直接對(duì)可回收對(duì)象進(jìn)行清理，而是讓所有存活的對(duì)象都向一端移動(dòng)，然后直接清理掉這一端之外的內(nèi)存：

全停頓

我們知道，JavaScript 是單行線語(yǔ)言，運(yùn)行在主線程上。一旦執(zhí)行垃圾回收算法，都需要將正在執(zhí)行的 JavaScript 腳本暫停下來，待垃圾回收完畢后再恢復(fù)腳本執(zhí)行。這種行為叫做全停頓。

主垃圾回收器執(zhí)行一次完整的垃圾回收流程如下圖所示：

在 V8 新生代的垃圾回收中，因其空間較小，且存活對(duì)象較少，所以全停頓的影響不大。但老生代中，如果在執(zhí)行垃圾回收的過程中，占用主線程時(shí)間過久，主線程是不能做其他事情的，需要等待執(zhí)行完垃圾回收操作才能做其他事情，這將就可能會(huì)造成頁(yè)面的卡頓現(xiàn)象。

為了降低老生代的垃圾回收而造成的卡頓，V8 將標(biāo)記過程分為一個(gè)個(gè)的子標(biāo)記過程，同時(shí)讓垃圾回收標(biāo)記和 JavaScript 應(yīng)用邏輯交替進(jìn)行，直到標(biāo)記階段完成，這個(gè)算法稱為增量標(biāo)記算法。如下圖所示：

使用增量標(biāo)記算法可以把一個(gè)完整的垃圾回收任務(wù)拆分為很多小的任務(wù)，這些小的任務(wù)執(zhí)行時(shí)間比較短，可以穿插在其他的 JavaScript 任務(wù)中間執(zhí)行，這樣當(dāng)執(zhí)行代碼時(shí)，就不會(huì)讓用戶因?yàn)槔厥杖蝿?wù)而感受到頁(yè)面的卡頓了。

（3）減少垃圾回收

雖然瀏覽器可以進(jìn)行垃圾自動(dòng)回收，但是當(dāng)代碼比較復(fù)雜時(shí)，垃圾回收所帶來的代價(jià)較大，所以應(yīng)該盡量減少垃圾回收：

• 對(duì)數(shù)組進(jìn)行優(yōu)化： 在清空一個(gè)數(shù)組時(shí)，最簡(jiǎn)單的方法就是給其賦值為[ ]，但是與此同時(shí)會(huì)創(chuàng)建一個(gè)新的空對(duì)象，可以將數(shù)組的長(zhǎng)度設(shè)置為0，以此來達(dá)到清空數(shù)組的目的。
• 對(duì)object進(jìn)行優(yōu)化： 對(duì)象盡量復(fù)用，對(duì)于不再使用的對(duì)象，就將其設(shè)置為null，盡快被回收。
• 對(duì)函數(shù)進(jìn)行優(yōu)化： 在循環(huán)中的函數(shù)表達(dá)式，如果可以復(fù)用，盡量放在函數(shù)的外面。