JavaScript中的垃圾回收：V8引擎的垃圾回收机制

V8引擎的垃圾回收机制是其高性能的核心之一。它采用分代式垃圾回收策略，将内存分为新生代（Young Generation）和老生代（Old Generation），并针对不同代采用不同的回收算法。

1. 内存分代
V8将堆内存划分为两个主要区域：

• 新生代：存放生存时间短的对象（如局部变量）
• 老生代：存放生存时间长的对象（如全局变量）

这种分代基于"弱代假说"：大多数对象生命周期很短，只有少数对象会存活较长时间。

2. 新生代垃圾回收（Scavenge算法）
新生代使用Scavenge算法，采用复制式回收：

• 将新生代空间平分为两个semispace：From空间和To空间
• 新对象首先分配到From空间
• 当From空间快满时，触发垃圾回收：
  a. 标记阶段：遍历From空间中所有对象，标记存活对象
  b. 复制阶段：将存活对象按顺序复制到To空间
  c. 清理阶段：清空整个From空间
• 角色互换：之后From空间变为To空间，To空间变为From空间

这种算法的优点是速度快，但缺点是只能使用一半的内存空间。

3. 对象晋升
当对象满足以下条件时，会从新生代晋升到老生代：

• 对象在新生代经历过一次垃圾回收后仍然存活
• 复制到To空间时，To空间使用率超过25%
• 对象较大，无法放入新生代

4. 老生代垃圾回收
老生代使用标记-清除（Mark-Sweep）和标记-压缩（Mark-Compact）组合算法：

标记-清除过程：
a. 标记阶段：从根对象（全局对象、当前函数调用栈）开始，递归标记所有可达对象
b. 清除阶段：遍历整个内存，回收未被标记的对象

标记-压缩过程（在内存碎片较多时触发）：
a. 标记阶段：同标记-清除
b. 压缩阶段：将存活对象向一端移动，消除内存碎片
c. 更新指针：更新所有指向移动对象的引用

5. 增量标记（Incremental Marking）
为避免长时间停顿，V8采用增量标记：

• 将标记过程分解为多个小步骤
• 在JavaScript执行间隙执行标记步骤
• 使用三色标记法（白、灰、黑）跟踪标记状态

6. 并发标记和并行回收
现代V8还采用更先进的技术：

• 并行回收：使用多个辅助线程并行执行垃圾回收
• 并发标记：在主线程执行JavaScript的同时，后台线程进行标记
• 惰性清理：延迟清理过程，减少停顿时间

7. 写屏障（Write Barrier）
在增量标记期间，V8使用写屏障技术：

• 监控对象引用的修改
• 当黑色对象（已标记完成）引用白色对象（未标记）时，将白色对象标记为灰色
• 防止错误回收仍在使用的对象

实际应用示例

// 示例1：内存分配模式
function createLargeArray() {
    // 在新生代分配大量小对象
    const arr = [];
    for (let i = 0; i < 1000; i++) {
        arr.push({ index: i }); // 这些对象大部分很快会被回收
    }
    return arr;
}

// 示例2：内存泄漏模式（意外的引用保持）
function createClosure() {
    const largeData = new Array(1000000).fill('data');
    return function() {
        // largeData 被闭包引用，无法被回收
        console.log('Closure executed');
    };
}

const leakedClosure = createClosure();
// 即使不再需要largeData，它仍然被leakedClosure引用，导致内存泄漏

优化建议

1. 避免创建不必要的全局变量
2. 及时解除事件监听器
3. 谨慎使用闭包，避免意外引用大对象
4. 对于大量数据，考虑使用TypedArray或ArrayBuffer
5. 使用弱引用（WeakMap、WeakSet）管理缓存

理解V8的垃圾回收机制有助于编写更高效、内存友好的JavaScript代码，特别是在处理大量数据或需要高性能的应用场景中。