JS 中的垃圾回收

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作者：LeviDing
https://zh.javascript.info/garbage-collection

对于开发者来说，JavaScript 的内存管理是自动的、无形的。我们创建的原始值、对象、函数……这一切都会占用内存。
当某个东西我们不再需要时会发生什么？JavaScript 引擎如何发现它、清理它？
[h3]可达性[/h3]JavaScript 中主要的内存管理概念是可达性。
简而言之，『可达』值是那些以某种方式可访问或可用的值。它们保证存储在内存中。
这里列出固有的可达值基本集合，这些值明显不能被释放。
比方说：

当前函数的局部变量和参数。
嵌套调用时，当前调用链上所有函数的变量与参数。
全局变量。
还有一些内部的

这些值被称作根。
如果一个值可以通过引用或引用链，从根值访问到，则认为这个值是可达的。
比方说，如果局部变量中有一个对象，并且该对象具有引用另一个对象的 property，则该对象被认为是可达的。而且它引用的内容也是可达的。下面是详细的例子。
在 JavaScript 引擎中有一个被称作垃圾回收器的东西在后台执行。它监控着所有对象的状态，并删除掉那些已经不可达的。
[h3]一个简单的例子[/h3]这里有一个最简的例子：

// user 引用了这个对象

复制代码

let user = {

复制代码

name: "John"};

[/code][img]https://201907.oss-cn-shanghai.aliyuncs.com/wc/1811847-41ccb78ff35a435d1f03f5224f687d7a[/img]
这里的箭头描述了一个对象引用。全局变量 “user” 引用了对象 {name：”John”}（为简洁起见，我们称它为 John）。John 的 “name” 属性存储一个原始值，所以它被写在对象内部。
如果 user 的值被覆盖了，这个引用就没了：
[code]user = null;

复制代码

现在 John 变成不可达的了。因为没有引用了，就不能访问到它了。垃圾回收器会认为它是垃圾数据，然后释放内存。
[h3]两个引用[/h3]现在让我们想象下，我们把 user 的引用复制给 admin：

// user 对对象有一个引用

复制代码

let user = {

复制代码

name: "John"};
let admin = user;

[/code][img]https://201907.oss-cn-shanghai.aliyuncs.com/wc/1811847-3329bf0ff9284dad8f5f147119592ff5[/img]
现在如果像刚才一样：
[code]user = null;

复制代码

……然后对象仍然可以通过 admin 这个全局变量访问到，所以对象还在内存中。如果我们又覆盖了 admin，对象就会被删除。
[h3]相互关联的对象[/h3]现在来看一个更复杂的例子。这是个家庭：

function marry(man, woman) {
woman.husband = man;
man.wife = woman;
return {
father: man,
mother: woman

复制代码

}}

复制代码

let family = marry(

复制代码

{

复制代码

name: "John"

复制代码

},

复制代码

{

复制代码

name: "Ann"

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});

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[/code]marry 方法通过两个对象的引用，让它们『结婚』了，并返回了一个包含这两个对象的新对象。
由此产生的内存结构：
[img]https://201907.oss-cn-shanghai.aliyuncs.com/wc/1811847-2cda9069b5ad7ad799bb5885ba7fe095[/img]
到目前位置，所有对象都是可达的。
现在让我们移除两个引用：
[code]delete family.father;delete family.mother.husband;

复制代码

仅删除这两个引用中的一个是不够的，因为所有的对象仍然可以访问。
但是，如果我们把这两个都删除，那么我们可以看到再也没有对 John 的引用：

对外引用不重要，只有传入引用才可以使对象可达。所以，John 现在无法访问，并且将从内存中释放，同时 John 的所有数据也变得无法访问。
经过垃圾回收：

[h3]无法到达的岛屿[/h3]几个对象相互引用，但外部没有对其任意对象的引用，这些对象可能是不可达的，并会从内存中释放。
源对象与上面相同。然后：

family = null;

复制代码

内存内部状态将变成：

这个例子展示了可达性概念的重要性。
显而易见，John 和 Ann 仍然连着，都有传入的引用。但是，这样还是不够。
前面说的 “family” 对象已经不再连着根，再也没有引用，所以它将变成一座『孤岛』并且将被移除。
[h3]内部算法[/h3]垃圾回收的基本算法被称为 “mark-and-sweep”。
定期执行以下“垃圾回收”步骤：

垃圾收集器找到所有的根，并“标记”（记住）它们。
然后它遍历并”标记”来自它们的所有参考。
然后它遍历到标记的对象并标记他们的引用。所有被遍历到的对象都会被记住，以免将来再次遍历到同一个对象。
…一直这样，直到有未访问的引用（从根访问到）。
没有被标记的所有对象都被删除。

例如，让我们的对象结构如下所示：

我们可以在右侧清楚地看到一个『无法到达的岛屿』。现在我们来看看”mark-and-sweep”垃圾收集器如何处理它。
第一步标记所有的根：

然后他们的引用被标记了：

…如果还有引用的话，继续标记：

现在，这个过程中没有被遍历过的对象将会被删除。

这是垃圾收集如何工作的概念。
JavaScript 引擎做了许多优化，使其运行速度更快，并且不会影响代码运行。
一些优化点：

分代收集 —— 对象被分成两组：『新的』和『旧的』。许多对象出现，完成他们的工作并快速释放，他们可以很快被清理。那些长期存活下来的对象会变得『老旧』，而且检查的次数也会减少。
增量收集 —— 如果有许多对象，并且我们试图一次遍历并标记整个对象集，则可能需要一些时间并在执行过程中带来明显的延迟。所以引擎试图将垃圾收集工作分成几部分来做，然后将这几部分逐一处理。这需要他们之间额外的标记来追踪变化，但是会有许多微小的延迟而不是大的延迟。
闲时收集 —— 垃圾收集器只会在 CPU 空闲时尝试运行，以减少可能对代码执行的影响。

还有其他垃圾收集算法的优化和风格。尽管我想在这里描述它们，但我必须打住了，因为不同的引擎会有不同的调整和技巧。而且，更重要的是，随着引擎的发展，情况会发生变化，所以除非必须，我们了解那么多可能就不值得。当然，后面会给出一些链接可以供你了解参考。
[h3]总结[/h3]主要需要掌握的东西：

垃圾回收是自动完成的，我们不能强制执行或是阻止执行。
当对象是可达状态时，它在内存中是可达的。
被引用与可访问（从一个根）不同：一组相互连接的对象可能整体都无法访问。

现代引擎实现了垃圾回收的高级算法。
有一本通用的书，叫《The Garbage Collection Handbook: The Art of Automatic Memory Management》（R. Jones 等人著）讲到了一些。
如果你熟悉低级编程，关于 V8 引擎垃圾回收器的更详细信息请参阅文章 V8 的垃圾回收：垃圾回收。
V8 博客还不时发布关于内存管理变化的文章。当然，为了学习垃圾收集，你最好通过学习 V8 引擎内部知识来进行准备，并阅读一个叫 Vyacheslav Egorov 的 V8 引擎工程师的博客。我之所以说『V8』，因为它最容易在互联网上找到文章。对于其他引擎，许多方法是相似的，但在垃圾收集上许多方面有所不同。
当你需要低级别的优化时，对引擎的深入了解是很好的。在熟悉了该语言之后，把熟悉引擎作为下一步是明智的。

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