JavaScript中的垃圾回收算法：标记清除与引用计数

描述
JavaScript使用自动垃圾回收机制来管理内存，主要采用标记清除算法，历史上曾使用引用计数算法。理解这两种算法的工作原理和区别，对于避免内存泄漏和优化内存使用至关重要。

详细讲解

1. 垃圾回收的基本概念

• 垃圾回收是自动管理内存的过程，识别不再使用的内存并释放它
• 目标：防止内存泄漏，提高内存利用率
• JavaScript引擎在后台周期性执行垃圾回收

2. 引用计数算法（早期算法）

工作原理：

• 每个对象维护一个引用计数器，记录被引用的次数
• 当引用次数为0时，对象被视为垃圾并被回收

示例说明：

// 创建对象，引用计数为1
let obj1 = { name: '张三' };

// 增加引用，计数变为2
let obj2 = obj1;

// 减少引用，计数变回1
obj2 = null;

// 减少引用，计数变为0，对象被回收
obj1 = null;

循环引用问题：

function createCycle() {
    let objA = { name: 'A' };
    let objB = { name: 'B' };
    
    // 相互引用，形成循环
    objA.ref = objB;  // objB引用计数：2
    objB.ref = objA;  // objA引用计数：2
}

createCycle();
// 函数执行完后，objA和objB的引用计数仍为1（相互引用）
// 无法被回收，导致内存泄漏

3. 标记清除算法（现代主流算法）

工作原理分步说明：

步骤1：标记根对象

• 从根对象（全局变量、当前执行上下文中的变量等）开始遍历
• 根对象包括：
  • 全局对象（window/global）
  • 当前函数调用栈中的变量和参数
  • 活跃的DOM元素引用

步骤2：标记可达对象

• 从根对象出发，深度优先遍历所有引用的对象
• 所有被访问到的对象标记为"可达"

步骤3：清除不可达对象

• 扫描堆内存中的所有对象
• 删除未被标记为"可达"的对象
• 释放对应的内存空间

示例演示：

function demo() {
    let obj1 = { data: '重要数据' };     // 可达：被局部变量引用
    let obj2 = { data: '临时数据' };     // 可达：被局部变量引用
    
    // 创建循环引用
    obj1.ref = obj2;
    obj2.ref = obj1;
}

demo();  // 函数执行结束

// 垃圾回收过程：
// 1. 根对象中不再包含obj1和obj2的引用
// 2. 虽然obj1和obj2相互引用，但从根对象不可达
// 3. 两者都被标记为不可达，被回收

4. 两种算法的对比

5. 现代优化技术

分代收集：

• 将对象分为"新生代"和"老生代"
• 新生代：新创建的对象，回收频繁
• 老生代：存活时间长的对象，回收较少

增量标记：

• 将标记过程分成小步骤执行
• 避免长时间阻塞主线程

空闲时收集：

• 在浏览器空闲时段执行垃圾回收
• 减少对用户体验的影响

6. 开发中的注意事项

避免内存泄漏的最佳实践：

// 1. 及时清除定时器
let timer = setInterval(() => {}, 1000);
// 使用后清除
clearInterval(timer);

// 2. 移除事件监听器
element.addEventListener('click', handler);
// 需要时移除
element.removeEventListener('click', handler);

// 3. 避免意外的全局变量
function leak() {
    leakedVar = '这会泄漏到全局'; // 错误
    let safeVar = '这是局部的';   // 正确
}

// 4. 清除DOM引用
let elements = document.querySelectorAll('.items');
// 使用后置空
elements = null;

理解这些垃圾回收机制有助于编写更高效、更安全的JavaScript代码，避免常见的内存管理问题。