图解 Google V8 # 21 ：垃圾回收（二）：V8是如何优化垃圾回收器执行效率的？

图解 Google V8 # 21 ：垃圾回收（二）：V8是如何优化垃圾回收器执行效率的？

说明

图解 Google V8 学习笔记

全停顿（Stop-The-World）

由于 JavaScript 是运行在主线程之上的，一旦执行垃圾回收算法，都需要将正在执行的 JavaScript 脚本暂停下来，待垃圾回收完毕后再恢复脚本执行。这种行为叫做全停顿（Stop-The-World）。

全停顿的执行效果示意图：下面的 200 毫秒内无法执行其他事情，可能造成页面的卡顿 (Jank)。

怎么解决垃圾回收效率？

将一个完整的垃圾回收的任务拆分成多个小的任务，这样就消灭了单个长的垃圾回收任务；将标记对象、移动对象等任务转移到后台线程进行，这会大大减少主线程暂停的时间，改善页面卡顿的问题，让动画、滚动和用户交互更加流畅。

并行回收

并行回收机制：主线程在执行垃圾回收的任务时，引入多个辅助线程来并行处理，这样就会加速垃圾回收的执行速度。

V8 的副垃圾回收器所采用的就是并行策略，它在执行垃圾回收的过程中，启动了多个线程来负责新生代中的垃圾清理操作，这些线程同时将对象空间中的数据移动到空闲区域。由于数据的地址发生了改变，所以还需要同步更新引用这些对象的指针。

增量回收

老生代存放的都是一些大的对象，如 window、DOM 这种，完整执行老生代的垃圾回收，时间依然会很久。这些大的对象都是主垃圾回收器的，所以在 2011 年，V8 又引入了增量标记的方式，称之为增量式垃圾回收。

所谓增量式垃圾回收，是指垃圾收集器将标记工作分解为更小的块，并且穿插在主线程不同的任务之间执行。

增量垃圾回收示意图：

实现增量执行，需要满足：

垃圾回收可以被随时暂停和重启，暂停时需要保存当时的扫描结果，等下一波垃圾回收来了之后，才能继续启动。在暂停期间，被标记好的垃圾数据如果被 JavaScript 代码修改了，那么垃圾回收器需要能够正确地处理。

V8 是如何实现垃圾回收器的暂停和恢复执行的？

黑白色标记数据（采用增量算法之前）

在执行一次完整的垃圾回收之前，垃圾回收器会将所有的数据设置为白色，用来表示这些数据还没有被标记，然后垃圾回收器在会从 GC Roots 出发，将所有能访问到的数据标记为黑色。遍历结束之后，被标记为黑色的数据就是活动数据，那些白色数据就是垃圾数据。

这种标记存在的问题：当你暂停了当前的垃圾回收器之后，再次恢复垃圾回收器，那么垃圾回收器就不知道从哪个位置继续开始执行。

三色标记法

黑色：表示这个节点被 GC Root 引用到，且该节点的子节点都已经标记完成;灰色：表示这个节点被 GC Root 引用到，但子节点还没被垃圾回收器标记处理，也表明目前正在处理这个节点；白色：表示这个节点没有被访问到，如果在本轮遍历结束时还是白色，那么这块数据就会被收回。

引入灰色标记之后，垃圾回收器就可以依据当前内存中有没有灰色节点，来判断整个标记是否完成，如果没有灰色节点了，就可以进行清理工作了。如果还有灰色标记，当下次恢复垃圾回收器时，便从灰色的节点开始继续执行。

V8 是如何处理被 JavaScript 修改标记好的垃圾数据？

例子：

window.a = Object()window.a.b = Object()window.a.b.c = Object()

当执行到这里，垃圾回收器标记示意图：

然后执行下面的代码

window.a.b = Object() // d

垃圾回收器标记示意图：

当垃圾回收器将某个节点标记成了黑色，然后这个黑色的节点被续上了一个白色节点，那么垃圾回收器不会再次将这个白色节点标记为黑色节点了，因为它已经走过这个路径了。

解决方案：添加约束条件——不能让黑色节点指向白色节点。

通常使用写屏障 (Write-barrier) 机制实现这个约束条件：当发生了黑色的节点引用了白色的节点，写屏障机制会强制将被引用的白色节点变成灰色的，这样就保证了黑色节点不能指向白色节点的约束条件。这个方法也被称为强三色不变性。

并发回收

所谓并发 (concurrent) 回收，是指主线程在执行 JavaScript 的过程中，辅助线程能够在后台完成执行垃圾回收的操作。

并发标记的流程示意图：

并发回收难点：

当主线程执行 JavaScript 时，堆中的内容随时都有可能发生变化，从而使得辅助线程之前做的工作完全无效；主线程和辅助线程极有可能在同一时间去更改同一个对象，这就需要额外实现读写锁的一些功能。

总结

V8 的主垃圾回收器就融合了这三种机制，来实现垃圾回收。

三种策略示意图：

在主线程执行 JavaScript，辅助线程就开始执行标记操作标记完成之后，主线程在执行清理操作时，多个辅助线程也在执行清理操作。清理的任务会穿插在各种 JavaScript 任务之间执行。

内存泄漏问题的定位

来自 ​​sugar​​ 网友：

内存泄漏问题的定位，一般是通过 chrome 的 devtool 中 memory report 来观察的，nodejs 环境中的 mem leak case 我们研究的比较多，一般通过结合 memwatch 等 c++ 扩展包把 report 文件 dump 在线上机磁盘上，然后 download 下来在本地的 chrome 浏览器 devtool 中进行复盘。比较常见的 case 是一些 js 工程师对 scope 的理解不够深，复杂的闭包里出现了隐式的引用持有却没释放。此类问题一般隐蔽性比较强，而且如果不是大厂的业务线（业务高峰产生高并发环境），往往可能压根发现不了，因为就算有 leak 内存逐渐增长到 v8 的 heap limit 后 node 进程死掉就会被 pm2/forever 等守护进程复活，这个重启只要不是非常频繁往往是业务无感的～

版权声明：本文内容由网络用户投稿，版权归原作者所有，本站不拥有其著作权，亦不承担相应法律责任。如果您发现本站中有涉嫌抄袭或描述失实的内容，请联系我们jiasou666@gmail.com 处理，核实后本网站将在24小时内删除侵权内容。