好的，各位观众老爷们，咱们今天开讲啦！今天要聊的是 JavaScript 引擎 V8 里头的 Orinoco 垃圾回收器，这玩意儿听起来高大上，其实就是个“清洁工”，专门负责打扫内存里的垃圾，让你的 JavaScript 程序跑得飞起。
咱们今天就来扒一扒这个“清洁工”的底裤，看看它到底是怎么工作的，以及它里面那些“黑科技”。
一、V8 的内存世界：堆与栈
在深入 Orinoco 之前，先得知道 V8 的内存是怎么管理的。简单来说，V8 的内存空间主要分为两个部分：堆（Heap）和栈（Stack）。
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栈（Stack）： 存储的是函数调用栈、局部变量、以及一些基本类型的值（比如数字、布尔值）。它的特点是后进先出（LIFO），就像一摞盘子，你只能从最上面拿。栈的分配和释放速度非常快，因为它是由编译器自动管理的。
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堆（Heap）： 存储的是对象（Objects），包括函数、数组等等。堆的分配和释放是动态的，由垃圾回收器（GC）来管理。堆的空间比较大，但是分配和释放速度相对较慢。
你可以把栈想象成你家厨房的碗架，放一些常用的碗筷，用完就放回去，很方便。而堆就像你家的储藏室，放一些不常用的东西，用的时候再找，用完可能就乱扔，需要定期整理。
二、Orinoco：V8 的“清洁工”
Orinoco 是 V8 的垃圾回收器，它的主要任务就是回收堆内存中不再使用的对象，释放内存空间。Orinoco 采用了分代回收的策略，也就是说，它把堆内存分成了不同的区域，针对不同的区域使用不同的垃圾回收算法。
Orinoco 主要包含两个部分：
- Scavenger (新生代回收器)： 负责回收新生代（Young Generation）的内存，也就是刚创建不久的对象。
- Mark-Compact (老生代回收器)： 负责回收老生代（Old Generation）的内存，也就是存活时间较长的对象。
三、Scavenger：新生代的“闪电战”
新生代回收器 Scavenger 采用的是一种叫做“复制算法”（Copying Algorithm）的策略。它的工作原理是这样的：
- 新生代内存划分： 新生代内存被划分为两个相等的区域：From Space 和 To Space。
- 对象分配： 新创建的对象会被分配到 From Space 中。
- 垃圾回收： 当 From Space 快满了的时候，Scavenger 就会启动。
- 复制存活对象： Scavenger 会遍历 From Space 中的对象，把仍然存活的对象复制到 To Space 中。
- 交换角色： From Space 和 To Space 的角色互换。原来的 From Space 就变成了 To Space，原来的 To Space 就变成了 From Space。
- 释放 From Space： From Space 中的所有对象都被认为是垃圾，可以被直接释放。
这个过程就像是搬家，把家里有用的东西搬到新家，然后把旧家里的所有东西都扔掉。
代码示例：
虽然 V8 的内部实现我们无法直接看到，但是我们可以用 JavaScript 代码来模拟一下 Scavenger 的工作过程：
function simulateScavenger() {
let fromSpace = []; // 模拟 From Space
let toSpace = []; // 模拟 To Space
// 模拟对象创建
function createObject(data) {
let obj = { data: data };
fromSpace.push(obj);
return obj;
}
// 模拟对象引用关系
let obj1 = createObject("Object 1");
let obj2 = createObject("Object 2");
let obj3 = createObject("Object 3");
// 模拟引用关系：obj1 引用 obj2
obj1.next = obj2;
// 模拟垃圾回收
function scavenge() {
let survivingObjects = [];
// 模拟遍历 From Space，找到存活对象
for (let i = 0; i < fromSpace.length; i++) {
let obj = fromSpace[i];
// 模拟判断对象是否存活（这里简化为判断对象是否有引用）
if (obj1 === obj || obj1.next === obj) {
// 对象存活，复制到 To Space
toSpace.push(obj);
survivingObjects.push(obj);
} else {
// 对象是垃圾，不复制
console.log("Garbage collected:", obj.data);
}
}
// 模拟交换 From Space 和 To Space 的角色
let temp = fromSpace;
fromSpace = toSpace;
toSpace = temp;
// 清空 To Space (原来的 From Space)
toSpace.length = 0;
console.log("Scavenge completed.");
console.log("From Space:", fromSpace); // 存活对象
console.log("To Space:", toSpace); // 空
}
scavenge();
}
simulateScavenger();Scavenger 的优点：
- 速度快：复制算法只需要复制存活对象，而不需要遍历所有的对象。
- 简单：实现起来比较简单。
Scavenger 的缺点：
- 浪费空间：需要两倍的内存空间来存储 From Space 和 To Space。
- 不适合处理大型对象：复制大型对象的开销比较大。
总结：
Scavenger 就像一个勤劳的“快递员”，负责把新生代内存里的“有用包裹”搬到新的地方，然后把旧地方直接清空，简单粗暴，速度快。
四、Mark-Compact：老生代的“精耕细作”
老生代回收器 Mark-Compact 负责回收老生代内存，也就是存活时间较长的对象。由于老生代的对象数量比较多，而且对象之间可能存在复杂的引用关系，所以 Mark-Compact 采用了一种更加复杂的算法：标记-整理算法（Mark-Compact Algorithm）。
Mark-Compact 算法主要分为三个阶段：
- 标记（Mark）： 从根对象（Root Objects）开始，递归遍历所有可达的对象，并标记这些对象为“存活”。根对象包括全局对象、当前执行栈中的变量等等。
- 整理（Compact）： 把所有存活的对象移动到内存的一端，空出另一端连续的内存空间。
- 重定位（Relocate）： 更新所有指向被移动对象的指针，确保指针仍然指向正确的内存地址。
这个过程就像是整理房间，先把房间里有用的东西都贴上标签，然后把这些东西都搬到房间的一角，把空出来的空间打扫干净，最后更新所有指向这些东西的标签，确保你知道它们现在放在哪里。
代码示例：
同样，我们用 JavaScript 代码来模拟一下 Mark-Compact 的工作过程：
function simulateMarkCompact() {
let heap = []; // 模拟堆内存
// 模拟对象创建
function createObject(data) {
let obj = { data: data, marked: false }; // 添加 marked 属性
heap.push(obj);
return obj;
}
// 模拟对象引用关系
let root = createObject("Root Object");
let obj1 = createObject("Object 1");
let obj2 = createObject("Object 2");
let obj3 = createObject("Object 3");
// 模拟引用关系：root 引用 obj1，obj1 引用 obj2
root.next = obj1;
obj1.next = obj2;
// 模拟标记阶段
function mark() {
function markRecursive(obj) {
if (obj && !obj.marked) {
obj.marked = true;
console.log("Marked:", obj.data);
markRecursive(obj.next);
}
}
markRecursive(root);
}
// 模拟整理阶段
function compact() {
let survivingObjects = [];
// 找到所有存活对象
for (let i = 0; i < heap.length; i++) {
let obj = heap[i];
if (obj.marked) {
survivingObjects.push(obj);
} else {
console.log("Garbage collected:", obj.data);
}
}
// 移动存活对象到内存的一端 (这里简化为创建一个新的数组)
let compactedHeap = [];
for (let i = 0; i < survivingObjects.length; i++) {
compactedHeap.push(survivingObjects[i]);
}
// 模拟重定位阶段 (这里简化为输出新的堆内存)
console.log("Compacted Heap:", compactedHeap);
}
// 执行垃圾回收
mark();
compact();
}
simulateMarkCompact();Mark-Compact 的优点：
- 节省空间：可以有效地利用内存空间，减少内存碎片。
- 适合处理大型对象：不需要复制对象，只需要移动对象。
Mark-Compact 的缺点：
- 速度慢：需要遍历所有的对象，并且需要移动对象和更新指针。
- 复杂：实现起来比较复杂。
总结：
Mark-Compact 就像一个细心的“整理师”，负责把老生代内存里的“有用东西”整理好，把没用的东西扔掉，并且确保你知道所有的东西都放在哪里，虽然比较慢，但是很彻底。
五、Write Barrier：垃圾回收的“帮手”
在垃圾回收的过程中，如果 JavaScript 代码还在运行，可能会修改对象的引用关系，导致垃圾回收器无法正确地判断对象是否存活。为了解决这个问题，V8 引入了 Write Barrier 机制。
Write Barrier 的作用是在修改对象引用关系的时候，通知垃圾回收器，让垃圾回收器能够及时地更新对象的状态。
简单来说，Write Barrier 就像一个“门卫”，负责监控对象的引用关系，一旦发现有变化，就及时通知垃圾回收器。
Write Barrier 的类型：
- 增量式标记（Incremental Marking）： 在标记阶段，如果 JavaScript 代码修改了对象的引用关系，Write Barrier 会把被修改的对象标记为“脏”（Dirty），让垃圾回收器在后续的扫描中重新扫描这些对象。
- 三色标记法（Tri-Color Marking）： 三色标记法是增量式标记的一种具体实现，它把对象分为三种颜色：白色（未访问）、灰色（已访问，但子对象未访问）、黑色（已访问，且子对象已访问）。Write Barrier 会根据对象的颜色来更新对象的状态。
代码示例：
虽然 Write Barrier 是 V8 内部的实现，我们无法直接看到，但是我们可以用文字描述一下它的工作过程：
假设我们有一个对象 A，它引用了对象 B。
1. 垃圾回收器开始标记对象，A 和 B 都被标记为灰色。
2. JavaScript 代码修改了 A 的引用，让 A 不再引用 B，而是引用了对象 C。
3. Write Barrier 拦截了这个修改操作。
4. Write Barrier 把 A 标记为“脏”（Dirty），或者根据三色标记法，把 A 从灰色变为白色。
5. 垃圾回收器在后续的扫描中会重新扫描 A，发现 A 不再引用 B，从而把 B 标记为垃圾。总结：
Write Barrier 就像一个尽职尽责的“门卫”，负责监控对象的引用关系，确保垃圾回收器能够正确地判断对象是否存活，保证垃圾回收的正确性。
六、总结
Orinoco 垃圾回收器是 V8 引擎的重要组成部分，它负责回收堆内存中的垃圾，释放内存空间。Orinoco 采用了分代回收的策略，使用 Scavenger 和 Mark-Compact 两种不同的算法来回收新生代和老生代的内存。Write Barrier 则是在垃圾回收过程中，保证垃圾回收的正确性的重要机制。
总而言之，垃圾回收器就像是一个默默无闻的“清洁工”，它在后台默默地工作，保证你的 JavaScript 程序能够流畅地运行。下次你看到你的 JavaScript 程序跑得飞起的时候，别忘了感谢一下这位“清洁工”。
好了，今天的讲座就到这里，谢谢大家！ 各位有什么问题，可以举手提问。