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主题

垃圾回收机制 ​

什么是 GC ​

提示

在 JavaScript 中，"gc"代表垃圾回收（Garbage Collection） 。垃圾回收是一种自动内存管理机制，用于检测和清除不再使用的对象，以释放内存空间。当一个对象不再被引用时，垃圾回收器会将其标记为垃圾，然后在适当的时候清除这些垃圾对象，并将内存回收给系统以供其他对象使用。垃圾回收的目的是减少内存泄漏和提高程序的性能。

在 C 和 C++等语言中，开发者需要手动管理内存。虽然这种方式可以给开发者更大的灵活性和控制性，但也容易引起内存泄漏和悬挂指针等问题。而在 JavaScript 中，垃圾回收是由 JavaScript 引擎自动执行的，开发者无需手动管理内存。

垃圾产生的原因 ​

在 JavaScript中，垃圾是指不再被程序所使用的对象或数据。以下是垃圾产生的一些常见情况：

  1. 对象不再被引用：当一个对象不再被任何变量或属性引用时，它就成为垃圾。例如，当一个函数执行完毕后，其中创建的局部变量将成为垃圾，因为它们无法再被访问到。

  2. 对象之间形成循环引用：当两个或多个对象相互引用，并且它们之间没有外部引用时，它们将成为垃圾。这种情况下，即使这些对象不再被任何其他代码引用，它们也无法被垃圾回收器清除。

  3. 动态创建的对象没有被及时销毁：如果在代码中频繁地创建新的对象，但没有及时销毁这些对象，就会产生垃圾。特别是在循环或递归等情况下，如果没有正确地释放内存，垃圾会不断积累。

  4. 内存泄漏：当代码错误地保留了不再需要的对象引用时，就会发生内存泄漏。这通常是由于没有合理使用闭包、未解除定时器或忘记解除事件监听等引起的。

垃圾回收算法 ​

引用计数（Reference Counting） ​

提示

定义：引用计数（Reference Counting）算法通过跟踪每个对象被引用的次数来确定对象是否为垃圾。

每个对象都有一个引用计数器，引用计数的过程如下：

  1. 当一个对象被创建时，其引用计数器初始化为 1。
  2. 当该对象被其他对象引用时，引用计数器加 1。
  3. 当该对象不再被其他对象引用时，引用计数器减 1。
  4. 当引用计数器减至 0 时，意味着该对象不再被引用，可以被垃圾收集器回收。
js
// 创建一个对象
let obj = { name: "test" };
// 创建一个引用指向对象
let ref1 = obj; //引用计数+1 1

// 创建另一个引用指向对象
let ref2 = obj; //引用计数+1 2

// 引用失效
ref1 = null; //引用计数-1 1
ref2 = null; //引用计数-1 0

// 引用计数为0，对象可以被回收

优势：

  • 实时回收：引用计数可以在对象不再被引用时立即回收，不需要等待垃圾收集器的运行。这可以减少内存占用和提高程序的性能。
  • 简单高效：引用计数是一种简单的垃圾收集算法，实现起来相对容易，不需要复杂的算法和数据结构。

存在的问题：

  • 循环引用：当两个或多个对象相互引用时，它们的引用计数都不为零，即使它们已经不再被其他对象引用，也无法被回收。这导致内存泄漏，因为这些对象仍然占据内存空间，却无法被释放。
js
const objA = {};
const objB = {};
//`objA`和`objB`相互引用，没有其他对象引用它们。
objA.ref = objB; //objA引用objB
objB.ref = objA; //objB引用objA
  • 计数开销：维护每个对象的引用计数需要占用额外的内存空间，而且每次添加、删除引用都需要更新计数，增加了额外的开销。

标记-清除（Mark and Sweep） ​

提示

定义：标记-清除（Mark and Sweep）算法通过标记不再使用的对象，然后清除这些对象的内存空间，以便后续的内存分配使用。

它分为两个阶段：标记阶段和清除阶段。

  1. 标记阶段：在标记阶段，垃圾回收器会对内存中的所有对象进行遍历，从根对象开始（通常是全局对象）递归地遍历对象的引用关系。对于每个被访问到的对象，垃圾回收器会给它打上标记，表示该对象是可达的，即不是垃圾。这个过程确保了所有可达对象都会被标记。
  2. 清除阶段：在清除阶段，垃圾回收器会遍历整个内存，对于没有标记的对象，即被判定为垃圾的对象，会被立即回收，释放内存空间。这样，只有被标记的对象会被保留在内存中，而垃圾对象会被清除。

优势：

  • 简单有效：标记-清除算法相对简单，容易实现。它可以准确地找到不再被引用的对象，并回收内存
  • 处理循环引用：标记-清除算法能够处理循环引用的情况。当对象之间存在循环引用时，即使它们不再被任何其他对象引用，引用计数算法也无法将它们识别为垃圾，而标记-清除算法可以通过遍历的方式找到并清除这些对象。

存在的问题：

  • 垃圾回收过程中的停顿：标记-清除算法会暂停程序的执行，进行垃圾回收操作。当堆中对象较多时，可能会导致明显的停顿，影响用户体验。
  • 内存碎片化：标记-清除算法会在回收过程中产生大量的不连续的、碎片化的内存空间。这可能导致后续的内存分配难以找到足够大的连续内存块，从而使得内存的利用率降低。

标记-整理（Mark and Compact） ​

提示

定义：标记整理（Mark and Compact）可以看作是标记清除的增强操作，他在标记阶段的操作和标记清除一致，但是清除阶段会先执行整理，移动对象位置，对内存空间进行压缩。

它分为三个阶段：标记阶段、整理阶段和清除阶段。

  1. 标记阶段：将所有活动对象进行标记。
  2. 整理阶段：将内存中的活动对象移动到一端，使得空闲空间连续，并且没有碎片化。
  3. 清除阶段：将未标记的对象进行清除操作，并回收其占用的内存空间。

优势：

  • 解决了标记-清除算法的碎片化问题：标记-整理算法在清除阶段会将标记的对象整理到内存的一端，从而解决了标记-清除算法产生的碎片化问题。这样可以使得内存空间得到更好的利用，减少了空间的浪费。
  • 处理循环引用：标记-整理算法也能够处理循环引用的情况。

存在的问题：

  • 垃圾回收过程中的停顿：标记-整理算法同样会暂停程序的执行，进行垃圾回收操作。当堆中对象较多时，可能会导致明显的停顿，影响用户体验。