JavaScript中的垃圾回收：V8引擎的垃圾回收策略与优化

1. 背景与核心目标

V8引擎的垃圾回收（Garbage Collection, GC）负责自动管理内存，核心目标是：

• 高效回收无用内存，避免内存泄漏。
• 减少GC对代码执行的影响（即“停顿时间”）。
• 适应不同生命周期的对象（如短期存活的临时对象与长期存活的对象）。

V8采用分代回收（Generational GC）策略，将内存分为两个代：

• 新生代（Young Generation）：存放短期存活的对象（如函数内的局部变量）。
• 老生代（Old Generation）：存放长期存活的对象（如全局变量、闭包引用）。

2. 新生代回收：Scavenge算法

新生代内存被划分为两个等大的区域：From空间和To空间。
回收过程：

1. 对象分配：新对象首先被分配到From空间。
2. 标记存活对象：当From空间快满时，GC启动，标记所有存活的对象（通过根对象递归遍历，如全局变量、当前函数作用域变量）。
3. 复制存活对象：将存活对象复制到To空间，并保持内存紧凑（无碎片）。
4. 交换空间：清空From空间，然后交换From和To的角色（下次回收时原To空间变为From空间）。

优化点：

• 只复制存活对象，适合新生代（大部分对象很快死亡，存活少）。
• 复制过程是暂停主线程的，但新生代空间小（通常1-8MB），速度极快。

3. 对象晋升（Promotion）

如果一个对象在多次新生代GC后仍然存活（默认2次），它会被晋升到老生代。此外，如果To空间已满，存活对象会直接晋升到老生代。

4. 老生代回收：标记-清除与标记-压缩

老生代空间大，对象存活率高，不适合Scavenge算法（复制成本高）。V8采用组合策略：

标记-清除（Mark-Sweep）

1. 标记阶段：从根对象出发，递归标记所有可达对象。
2. 清除阶段：遍历整个老生代，回收未被标记的内存（产生内存碎片）。

标记-压缩（Mark-Compact）

为解决碎片问题，在标记后增加步骤：

• 将存活对象向内存一端移动，然后清理边界外的内存（紧凑布局）。

执行时机：

• 当老生代空间不足时触发。
• 标记-清除速度快但会产生碎片；标记-压缩速度慢但无碎片，V8根据碎片程度动态选择。

5. 优化策略：增量标记与并发回收

为减少GC停顿时间，V8引入以下优化：

增量标记（Incremental Marking）

• 将标记阶段拆分为多个小步骤，与主线程代码交替执行（避免长时间停顿）。
• 使用三色标记法（白：未标记；灰：标记中；黑：标记完成）跟踪进度。

并发标记与清除（Concurrent Marking/Sweeping）

• 利用后台线程并行执行标记/清除，完全不阻塞主线程。
• 需解决主线程修改对象时的同步问题（通过写屏障记录变更）。

惰性清除（Lazy Sweeping）

• 清除操作延迟执行，在内存分配时按需清理。

6. 开发者优化建议

1. 避免内存泄漏：
   • 及时解除无用的引用（如移除事件监听器、清除定时器）。
   • 避免意外全局变量（如未声明的变量赋值）。
2. 减少GC触发频率：
   • 优化对象生命周期：频繁创建/销毁的对象优先放在新生代（如使用对象池复用对象）。
   • 避免在循环中创建大量临时对象（如字符串拼接改用数组join）。

7. 示例：内存泄漏场景

// 意外全局变量  
function leak() {  
  leakedVar = new Array(1000000); // 未用var/let/const，成为全局变量  
}  

// 闭包引用未释放  
function createClosure() {  
  const largeData = new Array(1000000);  
  return () => console.log(largeData); // largeData被闭包引用，无法回收  
}  
const holdClosure = createClosure();  

通过以上步骤，V8的GC在高效回收内存的同时，最大限度降低了对应用性能的影响。