一文搞懂垃圾回收机制

栈和堆

Stack为自动分配的内存空间，它由系统自动释放；

Heap则是动态分配的内存，大小不定也不会自动释放；
基本类型：存放在栈中的简单数据段，数据大小确定，内存空间大小可以分配。 5种基本数据类型：undefined、null、boolean、number和string，他们是直接按值存放的，所以可以直接访问。

引用类型：存放在堆内存中的对象，变量实际保存的是一个指针，这个指针指向另一个位置。每个空间大小不一样，要根据情况进行特定的分配。

垃圾回收算法

第一步：标记空间中「可达」值。

V8 采用的是可达性 (reachability) 算法来判断堆中的对象应不应该被回收。

这个算法的思路是这样的：

• 从根节点（Root）出发，遍历所有的对象。

• 可以遍历到的对象，是可达的（reachable）。

• 没有被遍历到的对象，不可达的（unreachable）。

在浏览器环境下，根节点有很多，主要包括这几种：

• 全局变量 window，位于每个 iframe 中

• 文档 DOM 树

• 存放在栈上的变量

• …

这些根节点不是垃圾，不可能被回收。

第二步：回收「不可达」的值所占据的内存。

在所有的标记完成之后，统一清理内存中所有不可达的对象。

第三步，做内存整理。

• 在频繁回收对象后，内存中就会存在大量不连续空间，专业名词叫「内存碎片」。

• 当内存中出现了大量的内存碎片，如果需要分配较大的连续内存时，就有可能出现内存不足的情况。

• 所以最后一步是整理内存碎片。 (但这步其实是可选的，因为有的垃圾回收器不会产生内存碎片，比如接下来我们要介绍的副垃圾回收器。)

什么时候垃圾回收？

浏览器进行垃圾回收的时候，会暂停 JavaScript 脚本，等垃圾回收完毕再继续执行。

对于普通应用这样没什么问题，但对于 JS 游戏、动画对连贯性要求比较高的应用，如果暂停时间很长就会造成页面卡顿。

这就是我们接下来谈的关于垃圾回收的问题：什么时候进行垃圾回收，可以避免长时间暂停。

分代收集

浏览器将数据分为两种，一种是「临时」对象，一种是「长久」对象。

1. 临时对象：

• 大部分对象在内存中存活的时间很短。
• 比如函数内部声明的变量，或者块级作用域中的变量。当函数或者代码块执行结束时，作用域中定义的变量就会被销毁。
• 这类对象很快就变得不可访问，应该快点回收。

2. 长久对象：

• 生命周期很长的对象，比如全局的 window、DOM、Web API 等等。
• 这类对象可以慢点回收。

这两种对象对应不同的回收策略，所以，V8 把堆分为新生代和老生代两个区域， 新生代中存放临时对象，老生代中存放持久对象。

并且让副垃圾回收器、主垃圾回收器，分别负责新生代、老生代的垃圾回收。

这样就可以实现高效的垃圾回收啦。

主垃圾回收器

负责老生代的垃圾回收，有两个特点：

1. 对象占用空间大。

2. 对象存活时间长。

它使用「标记-清除」的算法执行垃圾回收。

1. 首先是标记。

   1. 从一组根元素开始，递归遍历这组根元素。

   2. 在这个遍历过程中，能到达的元素称为活动对象，没有到达的元素就可以判断为垃圾数据。

2. 然后是垃圾清除
   
   直接将标记为垃圾的数据清理掉

3. 多次标记-清除后，会产生大量不连续的内存碎片，需要进行内存整理。
   

副垃圾回收器

负责新生代的垃圾回收，通常只支持 1~8 M 的容量。

新生代被分为两个区域：一般是对象区域，一半是空闲区域。

新加入的对象都被放入对象区域，等对象区域快满的时候，会执行一次垃圾清理。

1. 先给对象区域所有垃圾做标记。
2. 标记完成后，存活的对象被复制到空闲区域，并且将他们有序的排列一遍。
   
   这就回到我们前面留下的问题 – 副垃圾回收器没有碎片整理。因为空闲区域里此时是有序的，没有碎片，也就不需要整理了。
3. 复制完成后，对象区域会和空闲区域进行对调。将空闲区域中存活的对象放入对象区域里。
   
   因为副垃圾回收器操作比较频繁，所以为了执行效率，一般新生区的空间会被设置得比较小。

一旦检测到空间装满了，就执行垃圾回收。

分代收集

一句话总结分代回收就是：将堆分为新生代与老生代，多回收新生代，少回收老生代。

这样就减少了每次需遍历的对象，从而减少每次垃圾回收的耗时。

增量收集

如果脚本中有许多对象，引擎一次性遍历整个对象，会造成一个长时间暂停。

所以引擎将垃圾收集工作分成更小的块，每次处理一部分，多次处理。

这样就解决了长时间停顿的问题。

闲时收集

垃圾收集器只会在 CPU 空闲时尝试运行，以减少可能对代码执行的影响。

面试题1：浏览器怎么进行垃圾回收？

从三个点来回答什么是垃圾、如何捡垃圾、什么时候捡垃圾。

1. 什么是垃圾
   不再需要，即为垃圾
   全局变量随时可能用到，所以一定不是垃圾
2. 如何捡垃圾（遍历算法）
   标记空间中「可达」值。
   从根节点（Root）出发，遍历所有的对象。
   可以遍历到的对象，是可达的（reachable）。
   没有被遍历到的对象，不可达的（unreachable）
   回收「不可达」的值所占据的内存。
   做内存整理。
3. 什么时候捡垃圾
   前端有其特殊性，垃圾回收的时候会造成页面卡顿。
   分代收集、增量收集、闲时收集。

面试题2：浏览器中不同类型变量的内存都是何时释放？

Javascritp 中类型：值类型，引用类型。
引用类型 在没有引用之后，通过 V8 自动回收。

值类型 如果处于闭包的情况下，要等闭包没有引用才会被 V8 回收。

非闭包的情况下，等待 V8 的新生代切换的时候回收。

面试题3：哪些情况会导致内存泄露？如何避免？

内存泄露是指你「用不到」（访问不到）的变量，依然占居着内存空间，不能被再次利用起来。

以 Vue 为例，通常有这些情况：

• 监听在 window/body 等事件没有解绑

• 绑在 EventBus 的事件没有解绑

• Vuex 的 $store，watch 了之后没有 unwatch

• 使用第三方库创建，没有调用正确的销毁函数

解决办法：

• beforeDestroy 中及时销毁绑定了 DOM/BOM 对象中的事件 addEventListener ，removeEventListener。

• 观察者模式 o n ， on， on，off处理。

• 如果组件中使用了定时器，应销毁处理。

• 如果在 mounted/created 钩子中使用了第三方库初始化，对应的销毁。

• 使用弱引用 weakMap、weakSet。

闭包会导致内存泄露吗？

闭包会导致内存泄露吗？正确的答案是不会。

内存泄露是指你「用不到」（访问不到）的变量，依然占居着内存空间，不能被再次利用起来。

闭包里面的变量就是我们需要的变量，不能说是内存泄露。

面试题4：weakMap weakSet 和 Map Set 有什么区别？

在 ES6 中为我们新增了两个数据结构 WeakMap、WeakSet，就是为了解决内存泄漏的问题。

它的键名所引用的对象都是弱引用，就是垃圾回收机制遍历的时候不考虑该引用。

只要所引用的对象的其他引用都被清除，垃圾回收机制就会释放该对象所占用的内存。

也就是说，一旦不再需要，WeakMap 里面的键名对象和所对应的键值对会自动消失，不用手动删除引用。

总结

现在我们简单了解了浏览器的垃圾回收机制，还记得最初的 4 个问题吗？

1. 浏览器怎么进行垃圾回收？

答题思路：什么是垃圾、怎么收垃圾、什么时候收垃圾。

2. 浏览器中不同类型变量的内存都是何时释放？

答题思路：分为值类型、引用类型。

3. 哪些情况会导致内存泄露？如何避免？

答题思路：内存泄露是指你「用不到」（访问不到）的变量，依然占居着内存空间，不能被再次利用起来。

4. weakMap weakSet 和 Map Set 有什么区别？

答题思路：WeakMap、WeakSet 弱引用，解决了内存泄露问题。