这是我参与「第三届青训营 -后端场」笔记创作活动的的第1篇笔记。
本笔记总结了张逸飞老师的「高性能Go语言发行版优化与落地实践」的「自动内存管理」部分。

自动内存管理

什么是动态内存
- 程序在运行时根据需求动态分配的内存：malloc()
什么是自动内存管理（垃圾回收）：由程序语言的运行时系统管理动态内存

自动内存管理带来的好处
- 避免手动内存管理，专注于实现业务逻辑
- 保证内存使用的正确性和安全性: double-free problem, use-after-free problem 即内存重复释放问题和悬空指针的问题

许多主流的语言都有自动内存管理，如java、python、go等

1 自动内存管理-相关概念

一些术语
- Mutator：业务线程，分配新对象，修改对象指向关系
- Collector：GC线程，找到存活对象，回收死亡对象的内存空间
- Serial GC：只有一个collector
- Parallel GC：支持多个collectors同时回收的GC算法
- Concurrent GC: mutator(s)和collector(s)可以同时执行
  - Collectors必须感知对象指向关系的改变!
评价CG算法的几个方面
- 安全性（safety）: 不能回收存活的对象 基本要求
- 吞吐率（Throughput）: 1-GC时间/程序执行总时间 花在GC上的时间
- 暂停时间（Pause time）: stop the world（STW）业务是否感知
- 内存开销（Space Overhead） GC 元数据开销
追踪垃圾回收（Tracing garbage collection）

后文细说
引用计数（Reference counting）

后文细说

对象被回收的条件：指针指向关系不可达的对象
标记根对象
- 静态变量、全局变量、常量、线程栈等
标记：找到可达对象
- 求指针指向关系的传递闭包:从根对象出发，找到所有可达对象
清理：所有不可达对象
- 将存活对象复制到另外的内存空间(Copying GC)
- 将死亡对象的内存标记为可分配(Mark-sweep GC)
- 移动并整理存活对象(Mark-compact GC)
根据对象的生命周期，使用不同的标记和清理策略

Copying GC：将对象复制到另外的内存空间

Mark-sweep GC：使用free list管理空闲内存

Compact GC：原地整理对象

年轻代(Young generation)
- 常规的对象分配
- 由于存活对象很少，可以采用copying collection（Copying GC）
- GC吞吐率很高
老年代(Old generation)
- 对象趋向于一直活着，反复复制开销较大
- 可以采用 mark-sweep collection（Mark-sweep GC）

每个对象都有一个与之关联的引用数目
对象存活的条件: 当且仅当引用数大于0
优点
- 内存管理的操作被平摊到程序执行过程中
- 内存管理不需要了解runtime 的实现细节：C++智能指针（smart pointer）
缺点
- 维护引用计数的开销较大：通过原子操作保证对引用计数操作的原子性和可见性
- 无法回收环形数据结构 —— weak reference
- 内存开销：每个对象都引入的额外内存空间存储引用数目
- 回收内存时依然可能引发暂停（STW）