Node.js中的垃圾回收机制是什么

这篇“Node.js中的垃圾回收机制是什么”文章的知识点大部分人都不太理解，所以小编给大家总结了以下内容，内容详细，步骤清晰，具有一定的借鉴价值，希望大家阅读完这篇文章能有所收获，下面我们一起来看看这篇“Node.js中的垃圾回收机制是什么”文章吧。GC，Garbage Collection，垃圾回收。在编程中，一般指的是内存自动回收机制，会定时将不需要用到的数据进行清除。Node.js 底层使用了 V8 引擎。V8 是 Google 开源的一款高性能 JavaScript 引擎，使用了 C++ 进行编写。Node.js 的内存主要分成三部分：代码空间：存放代码段的地方；栈：函数调用栈产生的临时变量，为一些基本类型，比如数字、字符串、布尔值，以及对象引用（保存的是地址，不保存对象本身）。堆：存放对象等数据。Node.js 底层使用的是 V8，下面讲解一下 V8 的内存回收机制。首先 JS 中所有的对象都会保存在堆内存中。在创建进程的时候，会分配一个初始大小的堆内存，然后我们的对象就会放到里面。当对象越来越多，堆内存会不够用，此时堆内存会动态地扩大。如果到达一个最大限制（现在通常是 4GB），就会堆内存溢出的错误，然后终止 Node.js 进程。V8 首先将内存分成两部分，或者说两个生代（generation）：新生代（yong generation）：保存一些存活时间较短的对象；老生代（old generation）：保存存活时间长或者长驻的对免费云主机、域名象。新生代很小，这里会存放一些存活时间很短的对象，通常它们会被频繁地回收（比如函数的调用栈的一些临时对象）。新生代可通过 node --max-semi-space-size=SIZE index.js 修改新生代的大小，单位为 MB。另外，老生代则通过 --max-old-space-size=SIZE 来设置新生代使用了 Scavenge 算法，是一种基于 copy（复制）的算法。新生代会分成两个空间，这种空间称为 semispace，它们为：From 空间：新声明的对象会放入这里To 空间：用作搬移的空间新声明的对象会放入到 From 空间中，From 空间的对象紧密排布，通过指针，上一对象紧贴下一个对象，是内存连续的，不用担心内存碎片的问题。所谓内存碎片，指的是空间分配不均匀，产生大量小的连续空间，无法放入一个大对象。当 From 空间快满了，我们就会遍历找出活跃对象，将它们 copy 到 To 空间。此时 From 空间其实就空了，然后我们将 From 和 To 互换身份。如果一些对象被 copy 了多次，会被认为存活时间较长，将被移动到老生代中。这种基于 copy 的算法，优点是可以很好地处理内存碎片的问题，缺点是会浪费一些空间作为搬移的空间位置，此外因为拷贝比较耗费时间，所以不适合分配太大的内存空间，更多是做一种辅助 GC。老生代的空间就比新生代要大得多了，放的是一些存活时间长的对象，用的是 Mark-Sweep （标记清除）算法。首先是标记阶段。从根集 Root Set（执行栈和全局对象）往上找到所有能访问到的对象，给它们标记为活跃对象。标记完后，就是清除阶段，将没有标记的对象清除，其实就是标记一下这个内存地址为空闲。这种做法会导致 空闲内存空间碎片化，当我们创建了一个大的连续对象，就会找不到地方放下。这时候，就要用 Mark-Compact（标记整理）来将碎片的活跃对象做一个整合。Mark-Compact 会将所有活跃对象拷贝移动到一端，然后边界的另一边就是一整块的连续可用内存了。考虑到 Mark-Sweep 和 Mark-Compact 花费的时间很长，且会阻塞 JavaScript 的线程，所以通常我们不会一次性做完，而是用 增量标记 （Incremental Marking）的方式。也就是做断断续续地标记，小步走，垃圾回收和应用逻辑交替进行。另外，V8 还做了并行标记和并行清理，提高执行效率。我们可以通过 process.memoryUsage 方法拿到内存相关的一些信息。

process.memoryUsage();

输出内容为：

{
rss:35454976,
heapTotal:7127040,
heapUsed:5287088,
external:958852,
arrayBuffers:11314
}

说明
rss：常驻内存大小（resident set size），包括代码片段、堆内存、栈等部分。heapTotal：V8 的堆内存总大小；heapUsed：占用的堆内存；external：V8 之外的的内存大小，指的是 C++ 对象占用的内存，比如 Buffer 数据。arrayBuffers：ArrayBuffer 和 SharedArrayBuffer 相关的内存大小，属于 external 的一部分。以上数字的单位都是字节。写一个脚本，用一个定时器，让一个数组不停地变大，并打印堆内存使用情况，直到内存溢出。

constformat=function(bytes){
return(bytes/1024/1024).toFixed(2)+"MB";
};

constprintMemoryUsage=function(){
constmemoryUsage=process.memoryUsage();
console.log(
`heapTotal:${format(memoryUsage.heapTotal)},heapUsed:${format(
memoryUsage.heapUsed
)}`
);
};

constbigArray=[];
setInterval(function(){
bigArray.push(newArray(20*1024*1024));
printMemoryUsage();
},500);

需要特别注意的是，不要用 Buffer 做测试。因为 Buffer 是 Node.js 特有的处理二进制的对象，它不是在 V8 中的实现的，是 Node.js 用 C++ 另外实现的，不通过 V8 分配内存，属于堆外内存。我使用电脑是 macbook pro M1 Pro，Node.js 版本为 v16.17.0，使用的 V8 版本是 9.4.146.26-node.22（通过 process.versions.v8 得到）。输出结果为（省略了一些多余的信息）：

heapTotal:164.81MB,heapUsed:163.93MB
heapTotal:325.83MB,heapUsed:323.79MB
heapTotal:488.59MB,heapUsed:483.84MB
...
heapTotal:4036.44MB,heapUsed:4003.37MB
heapTotal:4196.45MB,heapUsed:4163.29MB



[28033:0x140008000]17968ms:Mark-sweep4003.2(4036.4)->4003.1(4036.4)MB,2233.8/0.0ms(averagemu=0.565,currentmu=0.310)allocationfailurescavengemightnotsucceed
[28033:0x140008000]19815ms:Mark-sweep4163.3(4196.5)->4163.1(4196.5)MB,1780.3/0.0ms(averagemu=0.413,currentmu=0.036)allocationfailurescavengemightnotsucceed




FATALERROR:ReachedheaplimitAllocationfailed-JavaScriptheapoutofmemory
...

可以看到，是在 4000 MB 之后超出了内存上限，发生堆溢出，然后退出了进程。说明在我的机器上，默认的最大内存为 4G。
实际最大内存和它运行所在的机器有关，如果你的机器的内存大小为 2G，最大内存将设置为 1.5G。以上就是关于“Node.js中的垃圾回收机制是什么”这篇文章的内容，相信大家都有了一定的了解，希望小编分享的内容对大家有帮助，若想了解更多相关的知识内容，请关注云技术行业资讯频道。

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