这是我参与「第五届青训营 」笔记创作活动的第1天

自动内存管理

概念

自动内存管理：由程序语言的运行时系统回收动态内存

• 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

相关名词

• 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

Serail GC是多个Mutator并行执行，当GC时，需要暂停后一个collector去回收，而Parallel GC则是在暂停时多个collectors同时回收。

Concurrent GC 是当需要GC时，并不需要暂停，可以一边运行collector一边运行mutator,当collector结束后，继续Mutator执行。但是进行垃圾回收时有可能出现新的需要标记的存活对象，所以collector(s)需要去感知对象指向关系的改变。

• 评价 GC 算法
  • 安全性：不能回收存活的对象 基本要求
  • 吞吐率：1 - $\frac{GC时间}{程序运行总时间}$ 花在GC上的时间
  • 暂停时间 业务是否感知
  • 内存开销 GC元数据开销
• 追踪垃圾回收
• 引用计数

追踪垃圾回收

• 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
• 标记：找到可达对象
• 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

分代GC

• 分代假说：most objects die young

• Intuition：很多对象在分配出来后很快就不再使用了

• 每个对象都有年龄：经历过GC的次数

• 目的：对年轻和老年的对象对象，制定不同的GC策略，降低整体内存管理的开销

• 不同年龄的对象处于Heap的不同区域

• 年轻代

  • 常规的对象分配
  • 由于存活对象很少，可以采用 copying collection
  • GC吞吐率很高

• 老年代

  • 对象趋向于一直活着，反复复制开销较大
  • 可以采用 mark-sweep collection

引用计数

• 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
• 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

个人总结

• 自动内存管理可以让我们更专注于编码本身,而不需要过于去关注对象是否回收了
• 可能还会出现一些更好的GC算法，一些GC算法也一直不断改进，需要我们保持关注