在 V8 引擎逐行执行 JavaScript 代码的过程中，当遇到函数的情况时，会为其创建一个函数执行上下文环境并添加到调用堆栈的栈顶，函数的作用域中包含了该函数中声明的所有变量，当该函数执行完毕后，对应的执行上下文从栈顶弹出，函数的作用域会随之销毁，其包含的所有变量也会统一释放并被自动回收。

V8引擎的内存限制

V8 引擎帮助我们实现了自动的垃圾回收管理。但 V8 引擎中的内存使用并不是无限制的。默认情况下， V8 引擎在 64 位系统下最多只能使用约 1.4GB 的内存，在 32 位系统下最多只能使用约 0.7GB 的内存。

V8的垃圾回收策略

V8 的垃圾回收策略主要是基于 分代式垃圾回收机制 ，其根据对象的存活时间将内存的垃圾回收进行不同的分代，然后对不同的分代采用不同的垃圾回收算法。

V8 的内存结构：

  • 新生代（new_space)：大多数的对象开始都会被分配在这里，这个区域相对较小但是垃圾回收特别频繁，该区域被分为两半，一半用来分配内存，另一半用于在垃圾回收时将需要保留的对象复制过来。
  • 老生代（old_space）：新生代中的对象存活一段时间后就会被转移到老生代内存区，相对于新生代该内存区域的垃圾回收频率较低。老生代又分为老生代指针区和老生代数据区，前者包含大多数可能存在指向其他对象的指针的对象，后者只保存原始数据对象，这些对象没有指向其他对象的指针。
  • 大对象区（large_object_space）：存放体积超越其他区域大小的对象，每个对象都会有自己的内存，垃圾回收不会移动大对象区。
  • 代码区（code_space）：代码对象，会被分配在这里，唯一拥有执行权限的内存区域。
  • map区（map_space）：存放 Cell 和 Map ，每个区域都是存放相同大小的元素，结构简单。

内存结构图：
V8的垃圾回收机制 - 图1
上图中的带斜纹的区域代表暂未使用的内存。

新生代

在 V8 引擎的内存结构中，新生代主要用于存放存活时间较短的对象。新生代内存是由两个 semispace（半空间）构成的，内存最大值在 64 位系统和 32 位系统上分别是 32MB 和 16MB ，在新生代的垃圾回收过程中主要采用了 Scavenge 算法。

Scavenge 算法是一种典型的牺牲空间换时间的算法，对于老生代内存来说，可能会存储大量对象，如果在老生代中使用这种算法，势必会造成内存资源的浪费，但是在新生代内存中，大部分对象的生命周期较短，在时间效率上表现可观，所以还是比较适合这种算法。

在Scavenge算法的具体实现中，主要采用了Cheney算法，它将新生代内存一分为二，每一个部分的空间称为semispace，也就是我们在上图中看见的new_space中划分的两个区域，其中处于激活状态的区域我们称为From空间，未激活(inactive new space)的区域我们称为To空间。这两个空间中，始终只有一个处于使用状态，另一个处于闲置状态。我们的程序中声明的对象首先会被分配到From空间，当进行垃圾回收时，如果From空间中尚有存活对象，则会被复制到To空间进行保存，非存活的对象会被自动回收。当复制完成后，From空间和To空间完成一次角色互换，To空间会变为新的From空间，原来的From空间则变为To空间。

老生代

在老生代中，因为管理着大量的存活对象，如果依旧使用 Scavenge 算法的话，很明显会浪费一半的内存，因此已经不再使用 Scavenge 算法，而是采用新的算法 Mark-Sweep（标记清除） 和 Mark-Compact（标记整理）来进行管理。

Mark-Sweep（标记清除）分为标记和清除两个阶段，在标记阶段会遍历堆中的所有对象，然后标记活着的对象，在清除阶段中，会将死亡的对象进行清除。Mark-Sweep 算法主要是通过判断某个对象是否可以被访问到，从而知道该对象是否应该被回收，具体步骤如下：

  • 垃圾回收器会在内部构建一个根列表，用于从根节点出发去寻找那些可以被访问到的变量。比如在 JavaScript 中， window 全局对象可以看成一个根节点。
  • 然后，垃圾回收器从所有根节点出发，遍历其可以访问到的子节点，并将其标记为活动的，根节点不能到达的地方即为非活动的，将会被视为垃圾。
  • 最后，垃圾回收器将会释放所有非活动的内存块，并将其归还给操作系统。

    以下几种情况都可以作为根节点：

    1. 全局对象
    2. 本地函数的局部变量和参数
    3. 当前嵌套调用链上的其他函数的变量和参数

但是 Mark-Sweep 算法存在一个问题，就是在经历过一次标记清除后，内存空间可能会出现不连续的状态，因为我们所清理的对象的内存地址可能不是连续的，所以就会出现内存碎片的问题，导致后面如果需要分配一个大对象而空闲内存不足以分配，就会提前触发垃圾回收，而这次垃圾回收其实是没必要的，因为我们确实有很多空闲内存，只不过是不连续的。

为了解决这种内存碎片的问题， Mark-Compact（标记整理）算法被提了出来，该算法主要就是用来解决内存的碎片化问题的，回收过程中将死亡对象清除后，在整理的过程中，会将活动的对象往堆内存的一端进行移动，移动完成后再清理调边界外的全部内存。即标记-整理-清理阶段。

垃圾回收的过程会阻碍主线程同步任务的执行，待执行完垃圾回收后才会再次恢复执行主任务的逻辑，这种行为被称为全停顿（stop-the-world）。

为了减少垃圾回收带来的停顿时间，V8 引擎又引入了 Incremental Marking（增量标记）的概念，即将原本需要一次性遍历堆内存的操作改为增量标记的方式，先标记堆内存中的一部分对象，然后暂停，将执行权重新交给 JS 主线程，待主线程任务执行完毕后再从原来暂停标记的地方继续标记，直到标记完整个堆内存。

得益于增量标记的好处， V8 引擎后续继续引入了延迟清理（lazy sweeping）和增量式整理（incremental compaction），让清理和整理的过程也变成增量式的。同时为了充分利用多核 CPU 的性能，也将引入并行标记和并行清理，进一步地减少垃圾回收对主线程的影响，为应用提升更多的性能。

如何避免内存泄漏

尽可能少地创建全局变量

手动清除定时器

少用闭包

清除DOM引用

弱引用

在 ES6 中，新增了两个有效的数据结构 WeakMap 和 WeakSet ，就是为了解决内存泄漏的问题而诞生的。其表示弱引用，它的键名所引用的对象均是弱引用，弱引用是指垃圾回收的过程中不会讲键名对该对象的引用考虑进去，只要所引用的对象没有其他的引用了，垃圾回收机制就会释放该对象所占用的内存。

参考文章：