Chrome V8系列--浅析Chrome V8引擎中的垃圾回收机制和内存泄露优化策略

V8 实现了准确式 GC,GC 算法采用了分代式垃圾回收机制。因此,V8 将内存(堆)分为新生代和老生代两部分。

 

一、前言

V8的垃圾回收机制:JavaScript使用垃圾回收机制来自动管理内存。垃圾回收是一把双刃剑,其好处是可以大幅简化程序的内存管理代码,降低程序员的负担,减少因 长时间运转而带来的内存泄露问题。

但使用了垃圾回收即意味着程序员将无法掌控内存。ECMAScript没有暴露任何垃圾回收器的接口。我们无法强迫其进 行垃圾回收,更无法干预内存管理

内存管理问题:在浏览器中,Chrome V8引擎实例的生命周期不会很长(谁没事一个页面开着几天几个月不关),而且运行在用户的机器上。如果不幸发生内存泄露等问题,仅仅会 影响到一个终端用户。且无论这个V8实例占用了多少内存,最终在关闭页面时内存都会被释放,几乎没有太多管理的必要(当然并不代表一些大型Web应用不需 要管理内存)。但如果使用Node作为服务器,就需要关注内存问题了,一旦内存发生泄漏,久而久之整个服务将会瘫痪(服务器不会频繁的重启)。

 

二、chrome内存限制

2.1存在限制

Chrome限制了所能使用的内存极限(64位为1.4GB,32位为1.0GB),这也就意味着将无法直接操作一些大内存对象。

2.2为何限制

Chrome之所以限制了内存的大小,表面上的原因是V8最初是作为浏览器的JavaScript引擎而设计,不太可能遇到大量内存的场景,而深层次的原因 则是由于V8的垃圾回收机制的限制。由于V8需要保证JavaScript应用逻辑与垃圾回收器所看到的不一样,V8在执行垃圾回收时会阻塞 JavaScript应用逻辑,直到垃圾回收结束再重新执行JavaScript应用逻辑,这种行为被称为“全停顿”(stop-the-world)。 若V8的堆内存为1.5GB,V8做一次小的垃圾回收需要50ms以上,做一次非增量式的垃圾回收甚至要1秒以上。这样浏览器将在1s内失去对用户的响 应,造成假死现象。如果有动画效果的话,动画的展现也将显著受到影响

 

三、chrome V8的堆构成

V8的堆其实并不只是由老生代和新生代两部分构成,可以将堆分为几个不同的区域:

1、新生代内存区:大多数的对象被分配在这里,这个区域很小但是垃圾回特别频繁;

2、老生代指针区:属于老生代,这里包含了大多数可能存在指向其他对象的指针的对象,大多数从新生代晋升的对象会被移动到这里;

3、老生代数据区:属于老生代,这里只保存原始数据对象,这些对象没有指向其他对象的指针;

4、大对象区:这里存放体积超越其他区大小的对象,每个对象有自己的内存,垃圾回收其不会移动大对象;

5、代码区:代码对象,也就是包含JIT之后指令的对象,会被分配在这里。唯一拥有执行权限的内存区;

6、Cell区、属性Cell区、Map区:存放Cell、属性Cell和Map,每个区域都是存放相同大小的元素,结构简单。

每个区域都是由一组内存页构成,内存页是V8申请内存的最小单位,除了大对象区的内存页较大以外,其他区的内存页都是1MB大小,而且按照1MB对 齐。内存页除了存储的对象,还有一个包含元数据和标识信息的页头,以及一个用于标记哪些对象是活跃对象的位图区。另外每个内存页还有一个单独分配在另外内 存区的槽缓冲区,里面放着一组对象,这些对象可能指向其他存储在该页的对象。垃圾回收器只会针对新生代内存区、老生代指针区以及老生代数据区进行垃圾回收。

 

四、chrome V8的垃圾回收机制

4.1如何判断回收内容

如何确定哪些内存需要回收,哪些内存不需要回收,这是垃圾回收期需要解决的最基本问题。我们可以这样假定,一个对象为活对象当且仅当它被一个根对象 或另一个活对象指向。根对象永远是活对象,它是被浏览器或V8所引用的对象。被局部变量所指向的对象也属于根对象,因为它们所在的作用域对象被视为根对 象。全局对象(Node中为global,浏览器中为window)自然是根对象。浏览器中的DOM元素也属于根对象。

 

4.2如何识别指针和数据

垃圾回收器需要面临一个问题,它需要判断哪些是数据,哪些是指针。由于很多垃圾回收算法会将对象在内存中移动(紧凑,减少内存碎片),所以经常需要进行指针的改写:

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