V8 内存管理和垃圾回收机制总结

这篇文章主要介绍 V8 的内存管理和垃圾回收知识。

V8 内存管理及垃圾回收机制浅析

由于 V8 引擎的原因，Node 在操作大内存对象时受到了一些限制，在 64 位的机器上，默认最大操作的对象大小约为 1.4G，在 32 位的机器上，默认最大操作的对象大小约为 0.7G。
如果我们的 Node 程序会经常操作一些大内存的对象，可以对这个默认值进行修改：

node --max-old-space-size=1700 index.js
node --max-new-space-size=1024 index.js

其中，max-old-space-size 表示设置老生代内存空间的最大容量，max-new-space-size 表示这只新生代内存空间的最大容量。但这两个值也是有上限的，不能无限设置，其中老生代内存空间最大的值约为 1.7G，新生代最大内存空间约为 1.0G。
至于新生代和老生代，这是 V8 对内存的一个分类，后文再介绍。
回到操作大内存对象的问题，如果 1.7G 的内存还是不够大怎么办呢？要知道 1.7G 是在 V8 引擎层面上做出的限制，要想避开这种限制，我们可以使用 Buffer 对象，Buffer 对象的内存分配在 C++ 层面进行，不受 V8 引擎限制。
注：通过 process.memoryUsage() 方法可以用来查看 V8 引擎的内存使用量，通过 os.totalmem() 方法和 os.freemem() 方法分别可以查看操作系统的总内存和空闲内存。

// 查看 V8 的内存使用情况
process.memoryUsage()
{ 
  rss: 31469568,
  heapTotal: 7708672,
  heapUsed: 5152856,
  external: 8609 
}

// 查看操作系统总内存
os.totalmem()
8279511040
// 查看操作系统的空闲内存
os.freemem()
1610977280

通过上面几个方法获取到的内存都是以字节为单位。

新生代和老生代

V8 将内存分为两类：新生代内存空间和老生代内存空间，新生代内存空间主要用来存放存活时间较短的对象，老生代内存空间主要用来存放存活时间较长的对象。对于垃圾回收，新生代和老生代有各自不同的策略，下面依次进行介绍。

新生代垃圾回收

新生代内存中的垃圾回收主要通过 Scavenge 算法进行，具体实现时主要采用了 Cheney 算法。Cheney 将内存空间一分为二，每部分都叫做一个 Semispace，这两个 Semispace 一个处于使用，一个处于闲置。处于使用中的 Semispace 也叫作 From，处于闲置中的 Semispace 也叫作 To。
在垃圾回收运行时时，会检查 From 中的对象，当某个对象需要被回收时，将其留在 From 空间，剩下的对象移动到 To 空间，然后进行反转，将 From 空间和 To 空间互换。进行垃圾回收时，会将 To 空间的内存进行释放，如下图所示：