怎樣使用Nodejs內存治理

運行的宿主環境不同，相應的對內存治理的要求也不一樣，當宿主環境是瀏覽器時，由于網頁的運行時間短，且只運行在用戶的機器上（相當于分布式），即使內存使用過多或者存在一定的內存泄漏，也并不會對終端用戶產生太大的影響。當宿主環境編程服務器(Node)時，情況就大不相同了，本身代碼運行在固定的幾臺機器（集中式）上，而且運行的時間是長時間運行，一旦內存治理不好出現了內存膨脹甚至是內存泄漏的情況的話，就會出現服務器端響應時間變長甚至是服務crash的情況。

Nodejs是基于V8構建的，所以在Node中使用的JavaScript對象基本上（Buffer就不是）都是通過V8來進行分配和管理的。V8在占用內存大小上做了限制（64位操作系統，單個Node進程可使用的最大堆內存大小約為1.5GB）。即使服務器的內存很大，但是由于V8的這種限制，導致Node無法充分利用服務器的資源。即便如此，為什么V8要做這樣的限制呢？做這樣限制的原因其實是與垃圾回收機制相關，以1.5GB的垃圾回收堆內存堆為例，V8做一次小的垃圾回收需要50ms以上，做一次全量的垃圾回收甚至要1s以上，要知道垃圾回收過程中JavaScript線程是要處于暫停執行的狀態，太長的暫行時間對于后端服務的性能是會產生較大影響的，所以出于這方面考慮，V8對堆內存做了限制。即便如此，V8還是提供了可以自定義堆內存大小的方式(--max-old-pace-size)，old-space代表老生代、new-space代表新生代。

node --max-old-space-size=xxx index.js //單位為MB
// 之前還可以通過-max-new-space-size來定義新生代堆大小，現在已經不可以了

當由于內存泄漏導致服務器一直頻繁重啟的時候，建議先調大堆內存大小來為定位問題爭取時間，畢竟服務響應慢總比直接返回錯誤頁對于用戶而言會更好接受一點。

為什么需要老生代和新生代？

老生代和新生代其實是分代式垃圾回收機制里面的不同的分代，因為沒有一種垃圾回收算法能夠勝任所有的場景，不同的對象生存周期其實需要不同的回收策略才能達到最好的效果，所以V8采用分代式垃圾回收機制，降對象按的存活時間進行不同的分代，然后對不同分代（新生代、老生代）的內存施以更適合也更好的算法。

新生代中的對象存活時間較短，而老生代中的對象存活時間較長甚至是常駐內存。基于此所以設計的新生代的內存普遍要比老生代的內存小很多，V8中新生代最大內存是32M（64位系統為例），老生代最大內存是1400MB。V8實際使用的堆內存大小是新生代+老生代所用內存之和（1432MB)，但是V8最大值其實是比使用的內存對大小額外大了32M(1464MB）

新生代如何做垃圾回收？

新生代的采用名叫Scavenge的垃圾回收算法。在Scavenge的具體實現中，主要采用了Cheney算法，Cheney算法通過將新生代堆一分為二，一個使用（From semispace），一個空閑（To semispace)。創建對象的時候，現在From空間中進行分配，當需要進行垃圾回收時，就檢查From空間中的存活對象，然后將存活的對象拷貝到To空間，同時清空From空間，并將From和To互換，整個垃圾回收過程中就是將存活對象在兩個seispace之間進行復制。對于生命周期短的場景存活對象在整個對象中占比較小，所以Scavenge采用的是復制存活的對象，但是Scavenge只能利用堆內存一半的空間，這是典型的用空間換時間的體現。

當一個對象經過多次垃圾回收依然存活的話，就會被認為是生命周期較長的對象，一方面新生代堆比較小，另一方面重復復制生命周期長的對象也很沒有效率，所以對于生命周期長的對象會被移到老生代中去。新生代對象移動到老生代有兩個對象：1.對象是否是生命周期較長的對象（已經經歷過垃圾回收）2.To空間使用占比是否超過了25%。限制25%的原因是由于垃圾回收完成后To會變成From，如果不做限制的話可能會出現From很快被用光的情況，出現頻繁的垃圾回收，也會影響效率。

老生代如何做垃圾回收？

老生代由于存活對象占較大比重，不適合對存活對象進行操作，使用Scavenge算法就不太合適了，因此老生代采用了Mark-Sweep和Mark-Compact相結合的方式。

Mark-Sweep分為標記和清除兩個階段，在標記階段遍歷堆中所有對象，標記活著的對象，然后在清除階段未被標記的對象將會被清除掉。Mark-Sweep解決了內存釋放的問題但是由于沒有像Scavenge那樣復制對象的操作導致內存碎片化不連續。而Mark-Compact就是用來解決內存碎片化問題的。Mark-Compact會將存活的對象往一端移動，移動完成后直接清理掉邊界外的內存，這樣就有大段的連續可用內存了，但是由于涉及到對象的移動，因此Mark-Compact的速度要比Mark-Sweep慢了。V8主要使用Mark-Sweep，只有當空間不足以對新生代中今生過來的對象進行分配時才使用Mark-Compact。

垃圾回收過程中會導致應用程序暫停執行，由于新生代本身空間較小，且要復制的存活對象占比也少，因此即便執行全量垃圾回收也影響不大，但是老生代空間很大，存活對象也多，執行一次全量垃圾回收對于應用程序暫停會是一個比較長的時間，因此V8將老生的標記改成了增量更新的方式，使得標記和應用程序交替執行直到標記完成，然后垃圾回收再執行后面的清理工作。注意清理工作并不是增量的。

開發者可以指定強制垃圾回收嗎？

答案是可以了，在啟動node服務的時候使用--expose-gc flag

$ node --expose-gc file.js

這樣全局對象上就有了執行垃圾回收的函數

global.gc();

推薦更安全的寫法

function forceGC()
 if (global.gc) {
 global.gc();
 } else {
 console.warn('No GC hook! Start your program as `node --expose-gc file.js`.');
 }
}

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