JavaScript中的垃圾回收：分代收集与内存管理策略

描述
分代收集（Generational Collection）是现代JavaScript引擎（如V8）垃圾回收的核心策略。它基于"弱代假说"（Weak Generational Hypothesis）：大多数对象的生命周期很短，新生对象很快就不再被需要。V8将堆内存划分为不同"代"（Generation），对新生代和老生代采用不同的回收算法和频率，从而大幅提升垃圾回收效率。

知识讲解

1. 堆内存分代结构
V8将堆分为两个主要代：

• 新生代（Young Generation）：存放生命周期短的对象（如函数局部变量）。容量小（1-8MB），垃圾回收频繁。
• 老生代（Old Generation）：存放存活时间长的对象（如全局变量、闭包引用）。容量大，垃圾回收频率低。

2. 新生代回收：Scavenge算法

• 过程：新生代被平均分为"From空间"（使用中）和"To空间"（空闲）。垃圾回收时：
  1. 从根对象（全局变量、活跃函数作用域）开始遍历，标记From空间中活跃对象。
  2. 将活跃对象复制到To空间（紧凑排列，无内存碎片）。
  3. 清空From空间，然后交换From和To的角色。
• 晋升（Promotion）：满足以下条件时，对象从新生代晋升到老生代：
  • 对象在新生代经过一次回收后仍然存活。
  • To空间使用率超过25%（防止To空间过早被填满）。

3. 老生代回收：标记-清除与标记-压缩

• 标记-清除（Mark-Sweep）：
  1. 从根对象开始遍历，递归标记所有可达对象。
  2. 遍历整个老生代，清除未被标记的对象（释放内存）。
  • 缺点：产生内存碎片。
• 标记-压缩（Mark-Compact）：
  1. 标记阶段与标记-清除相同。
  2. 将存活对象向内存一端移动，清除边界外的内存。
  • 优点：避免内存碎片，但耗时更长（通常在内存碎片化严重时触发）。

4. 全停顿与增量标记

• 全停顿（Stop-The-World）：垃圾回收时需暂停JavaScript执行，可能导致页面卡顿。
• 增量标记（Incremental Marking）：将标记过程分解为小任务，穿插在JavaScript任务之间执行，减少单次停顿时间。

示例与场景分析

// 场景1：短生命周期对象（在新生代回收）
function createTempData() {
  let temp = new Array(1000).fill("temp"); // 在新生代分配
  return temp[0]; // 函数结束后，temp数组大部分内容不可达
}
createTempData(); // 执行后，temp数组很快被Scavenge回收

// 场景2：长期存活对象（晋升到老生代）
let cache = [];
function addToCache(data) {
  cache.push(data); // 多次调用后，cache中的对象晋升到老生代
}
// 老生代满时触发标记-清除/标记-压缩

优化建议

• 避免意外全局变量：防止老生代过早被填满。
• 及时解除引用：对大型对象设置null，助力回收。
• 避免内存泄漏：清除无用的定时器、事件监听器。

通过分代策略，V8对常见短生命周期对象实现快速回收，同时对长期对象减少回收频率，平衡了性能与内存效率。