通常來(lái)說(shuō)，內(nèi)存管理有兩種方式，一種是手動(dòng)管理，一種是自動(dòng)管理。

手動(dòng)管理需要開(kāi)發(fā)者自己管理內(nèi)存，什么時(shí)候申請(qǐng)內(nèi)存空間，什么時(shí)候釋放都需要小心處理，否則容易形成內(nèi)存泄漏和指針亂飛的局面。C 語(yǔ)言開(kāi)發(fā)是典型的需要手動(dòng)管理內(nèi)存的例子。

自動(dòng)管理通常通過(guò)垃圾回收的機(jī)制來(lái)實(shí)現(xiàn)內(nèi)存管理。NodeJS 中的內(nèi)存管理是自動(dòng)管理的。

垃圾回收

垃圾回收器（garbage collector，GC）通過(guò)判斷對(duì)象是否還在被其他對(duì)象引用來(lái)決定是否回收該對(duì)象的內(nèi)存空間。

垃圾回收之前的內(nèi)存

在下面的圖中，有一些對(duì)象還在被其他對(duì)象使用，而有一些對(duì)象已經(jīng)是完全孤立狀態(tài)，沒(méi)有其他對(duì)象使用它了。這些已經(jīng)完全孤立狀態(tài)的對(duì)象是可以被垃圾回收器回收的。

垃圾回收之后的內(nèi)存

垃圾回收一旦開(kāi)始運(yùn)行，內(nèi)存中的那些完全孤立（不可到達(dá)）的對(duì)象會(huì)被刪除，內(nèi)存空間會(huì)被釋放。

垃圾回收是如何工作的

要搞清楚垃圾回收是如何工作的，需要先了解一些基本概念。

基本概念

• 常駐集大小（resident set size）：NodeJS 進(jìn)程運(yùn)行時(shí)占據(jù)的內(nèi)存大小，通常包含：代碼、棧和堆。
• 棧（stack）：包含原始類(lèi)型數(shù)據(jù)和指向?qū)ο蟮囊脭?shù)據(jù)。棧中保存著局部變量和指向堆上對(duì)象的指針或定義應(yīng)用程序控制流的指針（比如函數(shù)調(diào)用等）。下面代碼中，a 和 b 都保存在棧中。function?add?(a, b) {?return?a + b } add(4, 5)
• 堆（heap）：存放引用類(lèi)型數(shù)據(jù)，比如對(duì)象、字符串、閉包等。下面代碼中，創(chuàng)建的 Car 對(duì)象會(huì)被保存在堆中。function?Car?(opts) {?this.name = opts.name }?const?LightningMcQueen =?new?Car({name:?'Lightning McQueen'})?對(duì)象創(chuàng)建后，堆內(nèi)存狀態(tài)如下：現(xiàn)在我們添加更多的對(duì)象：const?SallyCarrera =?new?Car({name:?'Sally Carrera'})?const?Mater =?new?Car({name:?'Mater'})?堆內(nèi)存狀態(tài)如下：如果現(xiàn)在執(zhí)行垃圾回收，沒(méi)有任何內(nèi)存會(huì)被釋放，因?yàn)槊總€(gè)對(duì)象都在被使用（可到達(dá)）。現(xiàn)在我們修改代碼，如下：function?Engine?(power) {?this.power = power }?function?Car?(opts) {?this.name = opts.name?this.engine =?new?Engine(opts.power) }?let?LightningMcQueen =?new?Car({name:?'Lightning McQueen',?power: 900})?let?SallyCarrera =?new?Car({name:?'Sally Carrera',?power: 500})?let?Mater =?new?Car({name:?'Mater',?power: 100})?堆內(nèi)存狀態(tài)變成：如果我們不在使用 Mater 的話，通過(guò) Mater = undefined 刪除了對(duì)內(nèi)存中對(duì)象的引用，則內(nèi)存狀態(tài)變化為：此時(shí)內(nèi)存中的 Mater 不再被其他對(duì)象使用了（不可達(dá)），當(dāng)垃圾回收運(yùn)行的時(shí)候，Mater 對(duì)象會(huì)被回收，其占據(jù)的內(nèi)存會(huì)被釋放。
• 對(duì)象的淺層大小（shallow size of an object）：對(duì)象本身占據(jù)的內(nèi)存大小。
• 對(duì)象的保留大小（retained size of an object）：刪除對(duì)象及其依賴(lài)對(duì)象后釋放的內(nèi)存大小

垃圾回收器是如何工作的

NodeJS 的垃圾回收通過(guò) V8 實(shí)現(xiàn)。大多數(shù)對(duì)象的生命周期都很短，而少數(shù)對(duì)象的壽命往往更長(zhǎng)。為了利用這種行為，V8 將堆分成兩個(gè)部分，年輕代（Young Generation）和老年代（Old Generation）。

年輕代

新的內(nèi)存需求都在年輕代中分配。年輕代的大小很小，在 1 到 8 MB 之間。在年輕代中內(nèi)存分配非常便宜，V8 在內(nèi)存中會(huì)逐個(gè)為對(duì)象分配空間，當(dāng)?shù)竭_(dá)年輕代的邊界時(shí)，會(huì)觸發(fā)一次垃圾回收。

V8 在年輕代會(huì)采用 Scavenge 回收策略。Scavenge 采用復(fù)制的方式進(jìn)行垃圾回收。它將內(nèi)存一分為二，每一部分空間稱(chēng)為 semispace。這兩個(gè)空間，只有一個(gè)空間處于使用中，另一個(gè)則處于閑置。使用中的 semispace 稱(chēng)為 「From 空間」，閑置的 semispace 稱(chēng)為 「To 空間」。

年輕代的內(nèi)存分配過(guò)程如下：

從 From 空間分配對(duì)象，若 semispace 被分配滿，則執(zhí)行 Scavenge 算法進(jìn)行垃圾回收。

檢查 From 空間中的對(duì)象，若對(duì)象可到達(dá)，則檢查對(duì)象是否符合提升條件，若符合條件則提升到老生代，否則將對(duì)象從 From 空間復(fù)制到 To 空間。

若對(duì)象不可到達(dá)，則釋放不可到達(dá)對(duì)象的空間。

完成復(fù)制后，將 From 空間與 To 空間進(jìn)行角色翻轉(zhuǎn)（flip）。

在年輕代中幸存的對(duì)象會(huì)被提升到老年代。

老年代

老年代中的對(duì)象有兩個(gè)特點(diǎn)，第一是存活對(duì)象多，第二個(gè)存活時(shí)間長(zhǎng)。若在老年代中使用 Scavenge 算法進(jìn)行垃圾回收，將會(huì)導(dǎo)致復(fù)制存活對(duì)象的效率不高，且還會(huì)浪費(fèi)一半的空間。因此在老年代中，V8 通常采用 Mark-Sweep 和 Mark-Compact 策略回收。

Mark-Sweep 就是標(biāo)記清除，它主要分為標(biāo)記和清除兩個(gè)階段。

• 標(biāo)記階段，將遍歷堆中所有對(duì)象，并對(duì)存活的對(duì)象進(jìn)行標(biāo)記；
• 清除階段，對(duì)未標(biāo)記對(duì)象的空間進(jìn)行回收。

與 Scavenge 策略不同，Mark-Sweep 不會(huì)對(duì)內(nèi)存一分為二，因此不會(huì)浪費(fèi)空間。但是，經(jīng)歷過(guò)一次 Mark-Sweep 之后，內(nèi)存的空間將會(huì)變得不連續(xù)，這樣會(huì)對(duì)后續(xù)內(nèi)存分配造成問(wèn)題。比如，當(dāng)需要分配一個(gè)比較大的對(duì)象時(shí)，沒(méi)有任何一個(gè)碎片內(nèi)支持分配，這將提前觸發(fā)一次垃圾回收，盡管這次垃圾回收是沒(méi)有必要的。

為了解決內(nèi)存碎片的問(wèn)題，提高對(duì)內(nèi)存的利用，引入了 Mark-Compact （標(biāo)記整理）策略。Mark-Compact 是在 Mark-Sweep 算法上進(jìn)行了改進(jìn)，標(biāo)記階段與 Mark-Sweep 相同，但是對(duì)未標(biāo)記的對(duì)象處理方式不同。與Mark-Sweep是對(duì)未標(biāo)記的對(duì)象立即進(jìn)行回收，Mark-Compact則是將存活的對(duì)象移動(dòng)到一邊，然后再清理端邊界外的內(nèi)存。

由于 Mark-Compact 需要移動(dòng)對(duì)象，所以執(zhí)行速度上，比 Mark-Sweep 要慢。所以，V8 主要使用 Mark-Sweep 算法，然后在當(dāng)空間內(nèi)存分配不足時(shí)，采用 Mark-Compact 算法。

總結(jié)

以上是生活随笔為你收集整理的搞不定 NodeJS 内存泄漏？先从了解垃圾回收开始的全部?jī)?nèi)容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問(wèn)題。

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