V8垃圾回收机制

V8的内存限制

在一般的后端语言中，在内存的使用上没什么限制，而在Node.js中却是被限制的（64ͮ位系统下约为1.4 GB，32ͮ位系统下约为0.7 GB）。这就导致Node.js无法直接操作过大的内存操作。

造成这种问题的原因，一是V8本是为浏览器设计的，很少会遇到使用大量内存的场景。二是垃圾回收机制所限，以1.5GB的垃圾回收堆内存为例，V8做一次小的垃圾回收就需要50毫秒以上，做一次非增量式的垃圾回收甚至要1秒以上，这是前端浏览器与后端服务器都无法接受的。

当然这个限制也是可以修改的，在启动的时候传入以下参数：

1 2	node --max-old-space-size=1700 test.js // 单位为MB node --max-new-space-size=1024 test.js // 单位为KB

max-old-space-size为老生代内存空间，主要存放存活时间较长或常驻内存对象
max-new-space-size为新生代内存空间，主要存放存活时间较短的对象
这两个参数在V8初始化时生效，一旦生效不可改变，这意味着V8使用的内存无法根据使用情况自动扩充。

补充：

默认情况下

老生代内存空间在64位系统上为1464MB，32位系统上为732MB

新生代内存空间在64位系统上为32MB，32位系统上为16MB

如果想要跳出V8对内存大小的限制，我们可以使用Buffer，它不经过V8的内存分配机制，所以不存在堆内存的大小限制。

由于V8的内存限制，我们无法通过fs.readFile()和fs.writeFile()直接进行大文件操作，而改用fs.createReadStream()和fs.createWriteStream()方法以流的形式实现大文件操作。
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var reader = fs.createReadStream('in.txt')
var writer = fs.createWriteStream('out.txt')
reader.on('data', function (chunk) { 
  writer.write(chunk)
})
reader.on('end', function () {
// 或者使用更简洁的方式：
var reader = fs.createReadStream('in.txt')
var writer = fs.createWriteStream('out.txt')
reader.pipe(writer)

新生代垃圾回收

新生代内存中主要通过 Scavenge 算法（直译捡垃圾吃的算法，手动滑稽）进行， Scavenge 算法具体又使用到 Cheney 算法。其将堆内存一分为二，每一部分空间称为 semispace。这两个空间一个处于使用中（我们称为FROM空间），另一个处于闲置状态（称为TO空间）。分配对象时是在FROM空间中进行分配。

这张是我画的整个过程：

V8新生代垃圾回收机制

Scavenge 算法的缺点是只使用了堆内存中的一半，由于该算法只复制存活对象，且存活时间短的对象很少，所以Scavenge 算法在时间效率上表现优异，正式因为这些特点，所以这个算法很适合新生代垃圾回收。

新生代对象晋升

当一个新生代中的对象经过多次新生代回收后任然存活，它将会被认为是生命周期较长的对象，这种对象随后将会被移动到老生代中，这叫做新生代对象晋升。

除此之外如果从FROM复制对象到TO空间时，TO空间的内存占比已经超过了25%，那么这个对象将直接晋升到老生代空间中。

设置25%这个值是因为 Scavenge 回收完成后，当前TO空间会变为FROM空间，如果其使用率过高，会影响后续内存分配。

附两张新生代晋升判断示意图：

新生代晋升判断示意图1

新生代晋升判断示意图2

老生代垃圾回收

老生代中使用了 Mark-Sweep 与 Mark-Compact，来进行垃圾回收。

不使用 Scavenge 有两个原因，一是老生代中对象较多，复制效率会很低，二是老生代比较大，使用 Scavenge 会浪费一半内存空间，这一半就太多了。

Mark-Sweep分为两个阶段标记与清除，标记阶段会遍历堆内存中所有对象，并标记所有活着的对象。在之后的清除阶段将没有被标记的对象释放。

但这样Mark-Sweep会造成内存不连续，带来了内存碎片问题，因此引入了 Mark-Compact，Mark-Compact在Mark-Sweep基础上演变而来，它在整理的时候会将活着的对象往一端移动，整理与移动完成之后，直接清掉边界外的内存，完成回收。

Mark-Sweep的清理过程

Mark-Sweep

但Mark-Sweep带来了内存碎片问题，Mark-Compact就是用来解决这个问题的

Mark-Compact

在V8中两种回收策略是结合使用的，Mark-Compact要移动对象，速度不快，故V8优先使用Mark-Sweep，在空间不足以分配给晋升对象时才使用Mark-Compact。

垃圾回收时的增量标记（Incremental Marking）

垃圾回收执行时，代码运行是完全暂停的，在垃圾回收后，才会继续执行，这种行为被称为全停顿。

由于新生代内存空间不大，清理较快，即使全停顿对代码运行影响也不大。

但老生代就不能这样了，老生代通常都比较大，代码如果全停顿下来等待老生代垃圾回收完成就很可怕了。所以老生代采取的是垃圾回收与逻辑代码交替执行，清理一小段，就让代码执行一小会儿，这个交替执行直到标记阶段完成。

…未完

参考：

《深入浅出Node.js》

DK'S BLOG