面试题：JavaScript中常见的垃圾回收算法有哪些及其原理

Question

请简述JavaScript中至少两种常见的垃圾回收算法，并说明它们是如何判断哪些内存可以被回收的，以及在实际应用场景中的优缺点。

Answer 1

标记清除算法（Mark - Sweep）

1. 判断内存可回收方式：
   • 当变量进入执行环境（例如函数被调用）时，会被标记为“进入环境”，离开执行环境时标记为“离开环境”。垃圾回收器在运行时，会给存储在内存中的所有变量都加上标记。
   • 然后，它会去掉环境中的变量以及被环境中的变量引用的变量的标记。
   • 在此之后，所有仍然带有标记的变量就是待删除的变量，因为环境中的变量已经无法访问到这些变量了，垃圾回收器会将这些变量占用的内存空间回收。
2. 优点：
   • 实现相对简单，主流浏览器都支持这种算法，兼容性较好。
   • 可以处理循环引用的情况，只要从根对象（全局对象等）出发无法访问到的对象，即使存在对象间的循环引用，也会被回收。
3. 缺点：
   • 会产生内存碎片，在频繁的分配和回收后，可能导致大对象无法找到连续的内存空间进行分配。
   • 标记和清除的过程是停止应用程序执行的（Stop - the - World），可能会造成应用程序的卡顿，尤其是在内存较大、对象较多的情况下。

引用计数算法（Reference Counting）

1. 判断内存可回收方式：
   • 跟踪记录每个值被引用的次数。当一个值被创建并赋值给一个变量时，这个值的引用次数为1。如果同一个值又被赋给另一个变量，那么引用次数加1。当包含这个值的变量被其他值覆盖或者离开作用域时，引用次数减1。当一个值的引用次数变为0时，说明没有任何变量可以访问到这个值，这块内存就可以被回收。
2. 优点：
   • 回收及时，一旦对象的引用计数为0，马上就可以回收内存，不会等到垃圾回收器周期性运行时才回收。
   • 不需要像标记清除算法那样暂停应用程序的执行，对应用程序的性能影响相对较小，在一些实时性要求较高的场景（如动画、游戏等）有一定优势。
3. 缺点：
   • 无法处理循环引用的问题。例如两个对象相互引用，即使它们从根对象出发无法访问，但引用计数永远不会为0，导致内存无法回收。
   • 引用计数的维护需要额外的开销，每次变量赋值、解除引用等操作都需要更新引用计数，这增加了程序运行的时间开销。