一、V8垃圾回收的核心基础：世代假说
V8的垃圾回收机制基于世代假说（Generational Hypothesis），该假说包含两个核心观点：
- 新生对象容易早死：大部分对象在创建后很快就不再使用（如函数内部的临时变量）；
- 存活久的对象会更久存活：少数对象会长期存在（如全局变量、应用核心实例）。
基于此，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。
二、新生代垃圾回收：Scavenge算法
新生代用于存放新创建的对象或仅经历过一次回收的对象，内存空间较小：
- 64位系统：新生代总内存32MB，分为From（16MB）和To（16MB）两个等大空间；
- 32位系统：新生代总内存16MB，From和To各8MB。
Scavenge算法执行流程
- 对象分配：新对象优先分配到From空间；
- 回收触发：当From空间占满时，触发Scavenge回收；
- 存活对象筛选：
- 遍历From空间，标记存活对象；
- 若对象未存活：直接释放内存；
- 若对象存活：判断是否满足晋升老生代条件：
- 条件1：对象已经历过一次Scavenge回收；
- 条件2：To空间使用占比超过25%（避免To空间不足影响后续分配）；
- 满足任一条件则晋升到老生代，否则复制到To空间；
- 空间交换：From和To空间角色互换（原To变为新From，原From清空）。
特点
- 优点：回收速度快（只处理小内存空间）；
- 缺点：内存利用率低（始终有一半空间闲置）；
- 停顿：回收时会暂停应用逻辑（STW），但因内存小，停顿时间极短。
三、老生代垃圾回收：标记-清除/压缩+增量标记
老生代用于存放经历过多次回收仍存活的对象，内存空间更大：
- 64位系统：老生代内存约1400MB；
- 32位系统：老生代内存约700MB。
1. 标记-清除（Mark-Sweep）
核心流程：
- 标记阶段：从根对象（如全局对象、调用栈）出发，遍历所有可达对象并标记；
- 清除阶段：遍历老生代内存，释放未标记的对象内存。
缺点：
- 产生内存碎片：多次回收后，空闲内存分散成小块，无法分配大对象。
2. 标记-压缩（Mark-Compact）
为解决内存碎片问题，在标记-清除后增加压缩阶段：
- 将存活对象向内存一端移动，紧凑排列；
- 更新对象引用地址，释放另一端的连续空闲内存。
3. 增量标记（Incremental Marking）
背景：
老生代内存大，全量标记会导致长时间STW（应用停顿），影响用户体验。
核心改进：
将全量标记拆分为多个小步骤，每执行一步就暂停回收，让应用逻辑运行一会，交替进行直到标记完成。
4. 黑白灰标记理论（三色标记法）
三色标记是增量标记的核心实现机制，通过颜色标记对象状态：
- 黑色：根对象或已遍历完所有子节点的存活对象（确定存活）；
- 白色：未被标记的对象（可能是垃圾）；
- 灰色：已标记但未遍历完子节点的对象（待处理）。
三色标记流程：
- 初始阶段：
- 根对象标记为灰色（待遍历）；
- 其他对象为白色（未标记）；
- 标记阶段：
- 取出灰色对象，标记为黑色；
- 遍历其所有子节点，未标记的子节点标记为灰色；
- 重复直到灰色队列清空；
- 清除阶段：白色对象判定为垃圾，释放内存。
写屏障（Write Barrier）：
增量标记过程中，若应用逻辑修改对象引用（如将黑色对象指向白色对象），会触发写屏障，将新引用的白色对象重新标记为灰色，避免误回收。
四、V8垃圾回收的优化机制
1. 并发回收（Concurrent Marking）
V8后续引入的优化，标记阶段与应用逻辑并行执行，进一步减少STW时间。
2. 惰性清理（Lazy Sweeping）
标记完成后，不立即全量清除垃圾，而是在分配内存时按需清理部分区域，分散清理开销。
3. 代际晋升阈值调整
动态调整新生代对象晋升到老生代的条件，平衡新生代和老生代的回收压力。
五、总结
| 内存区域 | 回收算法 | 核心特点 |
|---|---|---|
| 新生代 | Scavenge | 速度快、STW短、内存利用率低 |
| 老生代 | 标记-清除/压缩 | 处理大内存、解决碎片问题 |
| 增量标记 | 三色标记法 | 拆分回收步骤，减少STW时间 |
V8通过分代回收+多算法组合，在回收效率和应用响应性之间取得平衡，是前端和Node.js性能优化的重要基础。
flowchart TD
A[对象创建] --> B{分配到新生代From空间}
B --> C{From空间满？}
C -- 否 --> A
C -- 是 --> D[执行Scavenge算法]
D --> E{对象存活？}
E -- 否 --> F[释放内存]
E -- 是 --> G{满足晋升条件？}
G -- 是 --> H[晋升到老生代]
G -- 否 --> I[复制到To空间]
I --> J[From/To空间交换]
J --> A
H --> K{老生代内存不足？}
K -- 是 --> L[执行标记-清除/压缩]
L --> M[增量标记（三色标记）]
M --> N[清除垃圾/压缩内存]
N --> K