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Node.js 使用 V8 引擎的垃圾回收机制来管理内存。V8 的垃圾回收机制主要基于分代垃圾回收(Generational Garbage Collection)和标记-清除(Mark-Sweep)算法。V8 将内存分为新生代(Young Generation)和老生代(Old Generation),分别采用不同的回收策略。
新生代:新生代内存区域较小,存放生命周期较短的对象。V8 使用 Scavenge 算法进行垃圾回收,该算法将内存分为两个相等的半空间(From 空间和 To 空间)。当 From 空间满时,V8 会将存活的对象复制到 To 空间,并清空 From 空间。经过多次复制后仍然存活的对象会被晋升到老生代。
老生代:老生代内存区域较大,存放生命周期较长的对象。V8 使用标记-清除(Mark-Sweep)和标记-压缩(Mark-Compact)算法进行垃圾回收。标记-清除算法首先标记所有存活的对象,然后清除未标记的对象。标记-压缩算法在清除后还会将存活的对象压缩到内存的一端,以减少内存碎片。
本题详细解读
1. 分代垃圾回收
V8 将内存分为新生代和老生代,基于对象的生命周期采用不同的回收策略。新生代中的对象生命周期较短,因此使用 Scavenge 算法进行快速回收。老生代中的对象生命周期较长,因此使用标记-清除和标记-压缩算法进行更彻底的回收。
2. Scavenge 算法
Scavenge 算法是一种复制算法,它将内存分为两个半空间:From 空间和 To 空间。当 From 空间满时,V8 会遍历 From 空间中的对象,将存活的对象复制到 To 空间,并清空 From 空间。经过多次复制后仍然存活的对象会被晋升到老生代。
3. 标记-清除算法
标记-清除算法分为两个阶段:标记阶段和清除阶段。在标记阶段,V8 会遍历所有对象,标记出存活的对象。在清除阶段,V8 会清除未标记的对象,释放它们占用的内存。
4. 标记-压缩算法
标记-压缩算法在标记-清除的基础上增加了压缩阶段。在压缩阶段,V8 会将所有存活的对象移动到内存的一端,以减少内存碎片,提高内存利用率。
5. 增量标记和惰性清理
为了减少垃圾回收对应用性能的影响,V8 引入了增量标记(Incremental Marking)和惰性清理(Lazy Sweeping)机制。增量标记将标记过程分为多个小步骤,穿插在应用的执行过程中。惰性清理则延迟清理过程,直到内存不足时才进行清理。
6. 垃圾回收的触发时机
V8 的垃圾回收机制会在以下情况下触发:
- 新生代内存不足时,触发 Scavenge 算法。
- 老生代内存不足时,触发标记-清除或标记-压缩算法。
- 手动调用
global.gc()
强制触发垃圾回收(仅在 Node.js 启用--expose-gc
标志时可用)。
通过以上机制,Node.js 能够高效地管理内存,避免内存泄漏和内存碎片问题。