JavaScript 是一种具有自动内存管理功能的语言，程序员不需要手动分配和释放内存。这是因为 JavaScript 引擎中内置了垃圾回收机制，负责清理不再使用的内存资源。本文将详细介绍 JavaScript 垃圾回收的原理、常见的垃圾回收算法以及优化垃圾回收的实践技巧。
一、垃圾回收机制概述
JavaScript 引擎会自动检测那些不再被引用的对象，然后将其从内存中移除。这种机制的目标是防止内存泄漏，保持应用程序在长时间运行时的性能。
垃圾回收的核心任务是检测哪些对象不再被使用，并释放它们所占的内存。JavaScript 中的对象存储在堆内存中，堆内存的管理由垃圾回收器负责。
二、常见的垃圾回收算法
- 引用计数（Reference Counting）
引用计数是一种早期的垃圾回收算法。它通过维护对象的引用计数来确定对象是否可以被回收。如果一个对象的引用计数为零，则该对象被认为是不再需要的，可以进行回收。
然而，引用计数算法有一个很大的缺陷：循环引用问题。当两个或多个对象相互引用时，即使它们不再被外部引用，它们的计数也不会归零，从而无法被回收。
- 标记清除（Mark and Sweep）
标记清除是目前 JavaScript 引擎中广泛使用的算法。它的工作原理是从“根”对象（通常是全局对象和当前执行上下文中的对象）开始，遍历整个对象图，标记所有可达的对象。未被标记的对象将被视为不再使用，并被垃圾回收器回收。
这一过程可以分为两个阶段：
- 标记阶段：从根对象出发，递归遍历并标记所有可达对象。
- 清除阶段：回收那些未被标记的对象，释放其占用的内存。
- 分代回收（Generational Garbage Collection）
为了提高垃圾回收的效率，现代 JavaScript 引擎（如 V8）采用了分代垃圾回收机制。分代回收假设“年轻”的对象比“老”对象更容易成为垃圾。因此，将堆内存分为“新生代”和“老生代”：
- 新生代：包含生命周期较短的对象。垃圾回收器会频繁地对新生代内存进行回收。
- 老生代：包含生命周期较长的对象。新生代中的对象在经历多次回收后，如果仍然存活，会被移动到老生代。
- 增量回收（Incremental Garbage Collection）
增量回收是为了避免垃圾回收时卡顿的一种优化。传统的标记清除会一次性遍历整个堆，可能导致应用程序暂停较长时间。增量回收将垃圾回收的工作分为多个小的步骤，分布在应用程序的正常执行过程中，从而减少了单次回收的卡顿时间。
三、垃圾回收的触发条件
垃圾回收器并不会在每次对象创建或销毁时都立即执行，而是根据一定的条件和策略触发垃圾回收。例如，当堆内存使用量达到某个阈值，或者在系统空闲时，垃圾回收器可能会被调度。 JavaScript 的垃圾回收器会定期执行内存回收操作。垃圾回收的触发时机并不固定，通常由 JavaScript 引擎的实现来决定。在大多数现代浏览器中，垃圾回收器会根据当前内存的使用情况来决定何时启动回收过程。过于频繁的垃圾回收可能导致性能问题，而过于稀疏的回收则可能导致内存泄漏。
四、优化垃圾回收的实践技巧
- 避免不必要的全局变量
全局变量在整个应用程序的生命周期中都不会被回收，因此尽量避免使用过多的全局变量，尤其是在大型应用中，减少内存长期占用。
- 手动清除不再使用的引用
虽然垃圾回收器会自动回收不再使用的对象，但我们可以通过手动将不再使用的对象设置为 null 来提示垃圾回收器该对象可以被回收。
let obj = { name: 'example' };
obj = null; // 提示垃圾回收器 obj 已经不再需要
- 尽量减少闭包的滥用
闭包可能会意外地保留大量不必要的对象。对于那些不再使用的变量，应确保不再被闭包引用，以便它们可以被垃圾回收。
function createClosure() {
let largeObject = new Array(10000).fill('data');
return function() {
console.log('Closure created');
};
}
// largeObject 会保留在内存中，直到闭包不再被引用
let closure = createClosure();
closure = null; // 释放闭包引用，largeObject 可被回收
- 优化对象的生命周期管理
通过减少对象的生命周期可以帮助垃圾回收。例如，尽量将短生命周期的对象限制在局部作用域中，而不是全局作用域。
- 合理使用缓存
在大型应用中，缓存可以显著提高性能，但不合理的缓存策略会导致内存占用过高。应定期清理缓存中不再使用的对象，或者采用基于时间的缓存淘汰策略。
const cache = new Map();
function getData(key) {
if (cache.has(key)) {
return cache.get(key);
}
const data = fetchFromDatabase(key);
cache.set(key, data);
return data;
}
// 定期清理缓存
setInterval(() => {
cache.clear();
}, 60000);