好的，各位观众老爷，代码界的弄潮儿们，今天咱们来聊聊一个听起来高深莫测，但实际上跟咱们程序员生活息息相关的玩意儿——JavaScript 引擎的垃圾回收（Garbage Collection），简称 GC。别害怕，这玩意儿不是让你去捡垃圾的，它是 JavaScript 引擎里默默奉献，清理内存的大管家。
开场白：内存，代码的安乐窝，也是烦恼的根源
想象一下，你的 JavaScript 代码就像一群活泼的小精灵，它们要在电脑的内存里安家落户，才能施展魔法，完成各种任务。每当咱们用 new 创建一个对象，或者定义一个变量，就相当于给这些小精灵们盖了一座小房子。房子多了，内存就变得拥挤，如果这些房子建好之后，小精灵们搬走了，房子空着没人住，就会白白浪费空间，甚至导致“内存泄漏”，让你的程序运行速度越来越慢，最终崩溃。
所以，我们需要一个勤劳的“垃圾回收员”，定期清理这些空置的房子，释放内存空间，让新的小精灵们有地方住，程序才能跑得更欢快。这个垃圾回收员，就是 JavaScript 引擎的 GC 机制。
第一幕：垃圾回收，不是你想清就能清
垃圾回收，听起来简单，但实际上是个非常复杂的问题。如果回收得太频繁，会影响程序的性能；如果回收得太慢，又会导致内存泄漏。所以，垃圾回收员需要一套精密的算法，来判断哪些房子是“垃圾”，可以安全地拆掉。
那么，JavaScript 引擎是如何判断一个对象是不是垃圾呢？主要有两种方法：
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引用计数（Reference Counting）：过时的老古董
这种方法就像给每个对象贴一张小纸条，记录有多少个“指针”（变量、属性等）指向它。每当有一个指针指向它，计数器就加一；每当一个指针不再指向它，计数器就减一。当计数器变成零的时候，就说明这个对象已经没有被任何地方引用了，可以被回收了。
这种方法简单粗暴，但是有一个致命的缺陷：循环引用。
想象一下，有两个对象，它们互相引用，就像两个互相依赖的程序模块，永远互相调用。它们的计数器永远不会变成零，即使它们实际上已经不再被程序的其他部分使用了，也无法被回收。
function createCyclicObject() { let obj1 = {}; let obj2 = {}; obj1.prop = obj2; obj2.prop = obj1; return "循环引用已创建"; } createCyclicObject(); // 创建循环引用，obj1和obj2永远不会被回收就像两个互相扶持的老人，谁也离不开谁，即使他们已经无法为社会创造价值。这种循环引用会导致内存泄漏，所以现代 JavaScript 引擎已经不再使用引用计数法了。（想想就觉得有点悲凉 👴🏻 👵🏻）
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标记清除（Mark and Sweep）：现代的选择
这种方法是现代 JavaScript 引擎使用的主要垃圾回收算法。它分为两个阶段：
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标记（Mark）：
垃圾回收器从根对象（root object，通常是全局对象，比如
window或global）开始，沿着所有的引用链，找到所有可以访问到的对象，并将它们标记为“活动”对象。就像警察叔叔在人群中寻找罪犯，从关键人物开始，顺藤摸瓜，找到所有相关人员。 -
清除（Sweep）：
垃圾回收器遍历整个内存空间，将所有没有被标记为“活动”的对象，也就是那些无法从根对象访问到的对象，视为垃圾，并回收它们的内存空间。就像清洁工阿姨打扫战场，清理所有没用的东西。
标记清除算法可以有效地解决循环引用的问题，因为它不依赖于引用计数器，而是通过判断对象是否可以从根对象访问到，来确定对象是否是垃圾。
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第二幕：垃圾回收的优化之路
标记清除算法虽然解决了循环引用的问题，但是它也有一些缺点：
- 暂停（Pause）： 在标记和清除的过程中，JavaScript 引擎需要暂停程序的执行，才能安全地进行垃圾回收。这个暂停时间可能会很长，导致程序出现卡顿现象。
- 碎片（Fragmentation）： 垃圾回收之后，内存空间可能会变得不连续，产生很多碎片。这些碎片可能会导致无法分配大块的内存空间，影响程序的性能。
为了解决这些问题，JavaScript 引擎的开发者们不断地对垃圾回收算法进行优化，主要有以下几种方法：
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分代回收（Generational Garbage Collection）：
这种方法基于一个假设：大多数对象在创建之后很快就会变成垃圾。就像快消品一样，用完就扔。
因此，分代回收将内存空间分为不同的“代”，比如新生代（Young Generation）和老生代（Old Generation）。
- 新生代： 用于存放新创建的对象。新生代的垃圾回收频率很高，通常采用一种叫做“Scavenge”的算法，速度非常快。
- 老生代： 用于存放经过多次垃圾回收仍然存活的对象。老生代的垃圾回收频率较低，通常采用完整的标记清除算法。
通过分代回收，可以减少每次垃圾回收的范围，缩短暂停时间，提高程序的性能。
就像把垃圾分类一样，把容易回收的垃圾放在一起，集中处理，可以提高效率。
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增量标记（Incremental Marking）：
这种方法将标记过程分成多个小步骤，每次只标记一部分对象，然后让程序执行一段时间，再继续标记。这样可以避免一次性暂停时间过长，减少程序的卡顿现象。
就像把一个大任务分成多个小任务，逐步完成，可以减轻负担。
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空闲时间回收（Idle-Time Garbage Collection）：
这种方法利用程序空闲的时间，比如用户没有进行任何操作的时候，进行垃圾回收。这样可以避免在程序繁忙的时候进行垃圾回收，减少对程序性能的影响。
就像利用休息时间学习一样，可以提高效率，又不影响工作。
第三幕：V8 引擎的垃圾回收机制
V8 引擎是 Google Chrome 浏览器和 Node.js 使用的 JavaScript 引擎，它的垃圾回收机制非常先进，采用了多种优化策略，包括分代回收、增量标记和空闲时间回收。
V8 引擎的垃圾回收机制主要分为以下几个部分：
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新生代回收： 新生代内存空间很小，只存放新创建的对象。V8 引擎使用 Scavenge 算法进行新生代回收，速度非常快。
Scavenge 算法将新生代内存空间分为两个区域：From 空间和 To 空间。新创建的对象都存放在 From 空间中。当 From 空间满了之后，V8 引擎会将 From 空间中所有存活的对象复制到 To 空间中，然后清空 From 空间。From 空间和 To 空间会互换角色，下次垃圾回收的时候，To 空间会变成 From 空间，From 空间会变成 To 空间。
这种算法简单高效，但是有一个缺点：需要额外的 To 空间。
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老生代回收： 老生代内存空间很大，存放经过多次垃圾回收仍然存活的对象。V8 引擎使用标记清除算法和标记整理（Mark-Compact）算法进行老生代回收。
- 标记清除算法： 将所有没有被标记为“活动”的对象视为垃圾，并回收它们的内存空间。
- 标记整理算法： 在标记清除的基础上，将所有存活的对象移动到内存空间的一端，然后清理掉另一端的内存空间。这样可以消除内存碎片，提高内存利用率。
V8 引擎会根据内存碎片的情况，选择使用标记清除算法还是标记整理算法。
总结：垃圾回收，代码的幕后英雄
JavaScript 引擎的垃圾回收机制是一个非常复杂的过程，涉及到多种算法和优化策略。但是，作为程序员，我们不需要深入了解这些细节。我们只需要知道，垃圾回收机制会自动清理不再使用的内存空间，避免内存泄漏，保证程序的稳定运行。
当然，了解一些垃圾回收的原理，可以帮助我们编写更高效的代码，避免不必要的内存分配，减少垃圾回收的频率，提高程序的性能。
以下是一些编写更高效代码的建议：
- 避免创建不必要的对象： 尽量复用对象，减少内存分配。
- 及时释放不再使用的对象： 将对象的引用设置为
null，让垃圾回收器可以回收它们。 - 避免循环引用： 循环引用会导致内存泄漏，尽量避免。
- 使用局部变量： 局部变量在函数执行完毕后会自动被回收，可以减少内存占用。
表格：常见垃圾回收算法对比
| 算法 | 优点 | 缺点 | 适用场景 |
|---|---|---|---|
| 引用计数 | 简单易实现，可以及时回收垃圾 | 无法解决循环引用问题，容易导致内存泄漏 | （已过时，不推荐使用） |
| 标记清除 | 可以解决循环引用问题，应用广泛 | 需要暂停程序执行，可能产生内存碎片 | 现代 JavaScript 引擎主要使用的算法 |
| 分代回收 | 提高垃圾回收效率，缩短暂停时间 | 实现复杂，需要维护多个代 | V8 引擎等现代 JavaScript 引擎常用的优化策略 |
| 增量标记 | 减少暂停时间，提高程序响应性 | 实现复杂，需要维护标记状态 | V8 引擎等现代 JavaScript 引擎常用的优化策略 |
| 标记整理 | 消除内存碎片，提高内存利用率 | 需要移动对象，可能会影响性能 | V8 引擎等现代 JavaScript 引擎常用的优化策略 |
彩蛋：垃圾回收与性能优化
记住，垃圾回收虽然是自动的，但它不是免费的午餐。频繁的垃圾回收会占用 CPU 资源，影响程序的性能。因此，我们需要尽量减少垃圾回收的频率，编写更高效的代码。
代码优化，永无止境。让我们一起努力，编写出更优雅、更高效的 JavaScript 代码吧！💪
各位，今天的分享就到这里。希望大家对 JavaScript 引擎的垃圾回收机制有了更深入的了解。下次再见！👋