这是我参与「第五届青训营」伴学笔记创作活动的第 5 天
一、本堂课重点内容：
- 自动内存管理的背景与意义
- 概念和评价方法
- 追踪垃圾回收
- 引用计数
- 分代GC
二、详细知识点介绍：
- 简介
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追求极致性能
- 什么是性能优化
- 提升软件系统处理能力，减少不必要的损耗，充分发掘计算机算力
- 为什么要做性能优化
- 用户体验：带来用户体验的提升
- 资源高效利用：降低成本，提高效率。
- 很小的优化乘以海量机器会是显著的性能提升和成本节约
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- 性能优化的层面
- 业务层优化
- 针对特定场景，具体问题，具体分析
- 容易获得较大性能收益
- 语言运行时优化
- 解决更通用的性能问题
- 考虑更多场景
- Tradeoffs
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- 性能优化与软件质量
- 软件质量至关重要
- 在保证接口稳定的前提下改进具体实现
- 测试用例：覆盖尽可能多的场景，方便回归
- 文档：做了什么，没做什么，能达到怎样的效果
- 隔离：通过选项控制是否开启优化
- 可观测：必要的日志输出
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- 自动内存管理
- 概念
- 动态内存
- 程序在运行时根据需求动态分配的内存：malloc()
- 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
- 避免手动内存管理，专注实现业务逻辑
- 保证内存使用的正确性和安全性：double-free ploblen,use-after-free ploblem
- 三个任务
- 为新对象分配空间
- 找到存活对象
- 回收死亡对象的内存空间
- 相关概念
- 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: 并行 GC，支持多个 collectors 同时回收的 GC 算法
- Concurrent GC: 并发 GC，支持 mutator(s) 和 collector(s) 同时执行的 GC 算法
- Collectors 必须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：花在GC上的时间。越少越好
- 暂停时间：业务是否感知。
- 内存开销：GC元数据开销。越少越好
- 动态内存
- 追踪垃圾回收（Tracing garbage collection）
- 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
- 将存活对象从一块内存空间复制到另外一块内存空间(Copying GC)
- 将死亡对象所在内存块标记为可分配，使用 free list 管理可分配的空间(Mark-sweep GC:)
- 将存活对象复制到同一块内存区域的开头(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(Generational GC)
- 分代假说(Generational hypothesis):most objects die young
- Intution:很多对象在分配出来之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：针对年轻和年老的对象，制定不同的GC策略，降低整体内存管理开销
- 不同年龄的对象处于heap的不同区域
- 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
- 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 collectio
- 年轻代(Young generation)
- 引用计数（Reference counting）
- 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运行中：指针传递的过程中进行引用计数的增减
- 不需要了解 runtime 的实现细节：C++智能指针(smart pointer)
- 缺点：
- 维护开销大，因为对象可能会被多线程访问，对引用计数的修改需要原子操作保证原子性和可见性
- 无法回收环形数据结构 ------ weak reference
- 内存开销：每个对象都引入额外存储空间存储引用计数
- 回收大的数据结构依然可能引发暂停
- 概念
三、课后个人总结：
- 好好学习 天天向上
