面试必考-3K字教会你JS中的垃圾回收机制。

写在前面

面试时老生常谈的话题之一莫过于JS中的垃圾回收机制，那么我们应该如何回答这个问题呢？小编认为有这样一个公式可以回答这个问题，就是 4W1H 原则啦，简单来说，就是 What（什么）、Where（哪里）、When（何时）、Why（为什么）和How（如何）。 好啦，我们开始步入正文吧。 当然如果你比较喜欢或者满意此次阅读的话，可以给笔者点个赞以做鼓励。

什么是垃圾（what）

在JavaScript中，"垃圾"是指不再被程序使用或引用的对象或变量。

垃圾在哪里（Where）

垃圾是在内存中。

何时触发垃圾回收呢（When）

通过前文，我们知道了垃圾是不在使用的变量或者对象， 那么在JS中我们需要怎么处理垃圾回收呢？答案是不需要处理。因为JS是具有自动垃圾收集，这种垃圾回收机制是会按照固定的时间间隔（或代码执行中预定的收集时间）周期性的执行这一操作。

为什么要进行垃圾回收（Why）

当对象或变量不再被程序需要时，它们占用内存空间，但无法通过程序访问或利用它们。这些无用的对象或变量被称为"垃圾"，因为它们占用内存资源而没有任何实际用途。

垃圾回收的原理（How）

垃圾回收的原理是通过识别程序中不再被引用或使用的对象，并释放它们占用的内存空间，以便其他对象可以使用。垃圾回收器会定期扫描内存，找出哪些对象是垃圾，并将其回收。

在JavaScript中，主要使用两种垃圾回收算法： 标记清除和引用计数

标记清除

简单来说，就是当变量进入环境（例如，在函数中声明一个变量），我们就将这个变量标记为“进入环境”，从逻辑上讲，永远不能释放进入环境的变量所占用的内存，因为只要进入环境，我们就有可能会用到。当变量离开环境（函数执行结束，函数内部的变量），就可以标记为“离开环境”。 标记清除分为以上2个步骤，标记阶段（进入环境）和清除阶段（离开环境）

标记阶段 通过 一组根对象 (在浏览器环境里包括但不限于Window对象，dom对象)出发，通过引用关系去遍历出所有被引用到的对象，所有被遍历到的对象都会被打上标记，从而表示这个对象是 可达的

清除阶段 当变量或者对象离开环境，我们会去掉标记，会周期性的把这些没有标记的对象或者函数给清除，达到释放内存的效果。

标记清除的好处

1. 简单易实现：标记清除算法相对简单，容易实现。
2. 不会产生内存碎片：标记清除算法可以有效地回收不再使用的内存块，不会产生内存碎片。
3. 可以处理循环引用：标记清除算法可以处理循环引用的情况，确保不再使用的对象可以被正确回收。

标记清除的缺点

1. 垃圾回收时会产生停顿：标记清除算法在进行垃圾回收时，需要遍历所有对象进行标记，这个过程可能会导致应用程序的停顿。
2. 内存泄漏：标记清除算法可能会出现内存泄漏的情况，即某些对象被错误地保留下来，无法被回收。
3. 频繁的垃圾回收：标记清除算法可能会导致频繁的垃圾回收，影响应用程序的性能。

引用计数

简单来说，就是跟踪记录每一个值被引用的次数。当声明了一个变量并将一个引用类型的值复制给该变量时，这个值的引用次数就是1，如果同一个值又被复制给另一个变量，则该值的引用次数+1，如果减少引用，就-1.例如

let test1 = {name: 'lemon'}
let test2 = test1  //这里test1 计数为1
let test 3 = test1 // 这里test1 计数+1，变成2
test 3 = 5 // 这里test3不在使用test1的内存，所以test1的计数为2-1=1
test 2 = 5 // 这里test2不在使用test1的内存，所以test1的计数为1-1 = 0

引用计数的好处

1. 及时回收垃圾：引用计数算法可以在对象不再被引用时立即回收这些对象，而不需要等待特定的垃圾回收周期。
2. 简单实现：引用计数算法相对简单，易于实现。

引用计数的缺点

1.循环引用无法释放内存

let obj1 = {}; 
let obj2 = {}; 
obj1.child = obj2; 
obj2.parent = obj1;
// 这里属于循环引用，这里都无法被清除。

1. 性能开销大：引用计数算法需要维护对象的引用计数，每次引用发生变化时都需要更新计数，这会增加一定的性能开销。
2. 频繁的垃圾回收：由于引用计数算法无法处理循环引用，可能导致频繁的垃圾回收，影响应用程序的性能。

V8垃圾回收机制（谷歌）

有读者会问，不是说js是自动处理垃圾的吗？为啥还有V8的事情？不急不急，听我慢慢道来。 虽然JavaScript具有垃圾自动回收功能，但是在实际执行过程中，对象的创建和销毁是非常频繁的，因此可能会产生大量的垃圾对象。这些垃圾对象占用内存空间，如果不及时回收，就会导致内存泄漏，进而影响程序的性能和稳定性。

什么是V8

V8作为Google开发的开源JavaScript引擎，主要用于执行JavaScript代码，V8引擎最初是为Google Chrome浏览器而开发的，V8引擎采用C++编写，具有高性能和优化的特点。它采用即时编译技术（JIT编译）将JavaScript代码直接编译成本地机器代码，而不是解释执行，从而提高了JavaScript代码的执行速度。V8引擎还包含了一套高效的垃圾回收机制，用于管理内存并回收不再使用的对象，防止内存泄漏。

V8垃圾回收机制

V8引擎的垃圾回收机制主要包括两个部分：分代垃圾回收和增量式垃圾回收。

分代垃圾回收

V8引擎将内存分为新生代和老生代部分。 新生代是存放声明周期短的对象 老生代是存放声明周期长的对象 如何区分声明周期长/短？ 通过Scavenge算法来区分。Scavenge算法如下： 将新生代内存空间分为两个区域，分别是from和to空间。新创建的对象会分分配到from空间，当from空间达到一定数量时，v8会启动垃圾回收机制，将活动对象复制到to空间。同时清理掉没有被引用的对象。进过一段时间后，from和to空间会互换，这样就完成了一次新生代对象的垃圾回收。

老生代：老生代主要存放生命周期较长的对象，通常是经过多次垃圾回收仍然存活的对象。对于老生代对象的垃圾回收，V8引擎使用标记-清除算法和标记-整理算法。标记-清除算法首先会标记所有活动对象，然后清理掉未被标记的对象；标记-整理算法则会先标记所有活动对象，然后将它们整理到一端，清理掉未被标记的对象，从而减少内存碎片。

增量式垃圾回收

在传统的垃圾回收算法中，当进行全面的垃圾回收时，会暂停程序的执行，直到垃圾回收完成。这种暂停时间可能会导致程序的卡顿，影响用户体验。为了减少这种停顿时间，V8引擎引入了增量式垃圾回收的概念。 增量式垃圾回收的基本思想是，在执行JavaScript代码的同时，逐步进行垃圾回收，而不是等到所有代码执行完毕再进行一次全面的垃圾回收。V8引擎在执行代码的空闲时间，会执行一部分垃圾回收操作，然后继续执行代码，循环进行，直到完成整个垃圾回收过程。这样可以将垃圾回收的成本分摊到多个时间片段中，避免长时间的停顿。

总结

1. js基本类型存储在栈内存中，栈内存时自动分配内存的机制，在作用域结束时会自动被销毁，不需要进行垃圾回收，我们这边说的垃圾回收是针对引用类型的对象或者变量。
2. js会自动周期性处理不在使用的对象或者变量，大多是通过标记清除和引用计数的方式来处理的。
3. V8引擎更好的处理了js垃圾回收问题。

思考

了解垃圾回收机制以后，如何优化代码呢？

1.局部变量和立即释放内存 使用局部变量而不是全局变量可以更快地释放内存。这是因为局部变量的生命周期通常比全局变量短，一旦离开了它的环境（例如：函数执行结束），局部变量就可以被标记为垃圾回收。

function test() { var local = "I'm a local variable";
// 当函数执行结束后，local 就离开了环境，可以被垃圾回收 } test();

2.解除对象引用

var obj = { prop: "I'm an object" }; obj = null; // 现在，obj 可以被垃圾回收

3.使用合适的数据结构 选择合适的数据结构可以减少内存占用和提高代码执行效率，比如使用Map代替对象等。

4.避免频繁创建和销毁对象：频繁创建和销毁对象会增加垃圾回收的负担，尽量复用对象或者使用对象池。

5.使用事件委托：使用事件委托可以减少事件处理函数的数量，提高性能。

6.避免不必要的DOM操作：减少DOM操作可以提高页面的加载和渲染速度，尽量批量操作DOM元素。

7.使用性能优化工具：可以使用性能优化工具来分析代码性能瓶颈，找出优化的方向。