这是我参与「第五届青训营」伴学笔记创作活动的第 3 天
前言
本文为作者参与青训营学习的课程总结，记录着我对课程内容的收获和思考，以便用于日后的复习查阅。如果所写内容出现不准确的表述或错误，欢迎各位在评论区友好指出。
1.自动内存管理
自动内存管理其实指的是系统的垃圾回收（Garbage Collection）：由程序语言运行时系统回收动态内存。
交由系统回收的好处是：
- 避免手动内存管理，能够专注与实现业务逻辑
- 保证内存的使用的正确性和安全性，避免出现如内存重复释放问题（double-free problem），内存释放后使用问题（use-after-free problem）
GC的主要三个任务：
- 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，修改对象的指向关系
- Collector：GC线程，找到存活对象，回收死亡对象的内存空间
- Serial GC：串行GC，只有一个collector。这种回收方式在存在多个mutator时会暂停它们的线程，然后由一个collector进行回收
- Parallel GC：并行GC，和串行类似，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
评价GC算法
我们可以通过以下几个方面来评价GC算法的好坏程度：
-
安全性（Safety）：不应回收存活的对象，这是最基本的要求
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吞吐率（Throughput）：除开GC消耗时间后的运行时间与程序执行总时间的占比 ，这个占比越大越好
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暂停时间（Pause time）：业务线程因为GC导致暂停的花费时间，这个时间越短越好
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内存开销（Space overhead）：GC的元数据开销
追踪垃圾回收
通过根对象的引用链来标记可达对象使其不被回收，将其余不可达的对象视为垃圾进行回收清理。
常见的回收不可达对象有以下几种方法：
- Copy GC：将存活对象复制到另外的内存空间，以便腾出一块连续的空闲内存
- Mark-sweep GC：将死亡对象的内存标记为“可分配”（free），可以将需要内存的对象分配到free上
- Mark-compact GC：移动并整理存活对象，将存活对象移动到一起，使得可以后面内存分配时可以紧接着前面的已分配内存地址。
分代GC
每个对象都可以根据其经历过的GC次数来划定其年龄，针对年轻和老年的对象指定不太的GC策略，以降低整体内存管理的开销。
- 年轻代：由于年轻代中存活对象很少，可以采用copying GC
- 老年代：对象趋于一直存活，反复进行复制开销较大，因此可以采用mark-sweep GC
引用计数
让每个对象都有一个与之关联的引用数目，对象存活的的条件使：当且仅当引用数大于0时
优点：内存管理的操作被平摊到程序执行的过程中（在新建或销毁对象时对应的引用数就会修改），并且内存管理不需要了解 runtime 的实现细节。
缺点：由于要维护每个对象的引用计数，所以维护开销较大，因为需要原子操作来保证对计数操作的原子性和可见性。另外也无法回收环形的数据结构。
2.内存分配
分块
目标：为对象在堆上分配内存
分配步骤：
①提前将内存分块：
- 调用mmap()向操作系统申请一大块内存，然后不断将大内存块分配成大块（mspan）
- mspan分为noscan mspan：分配不包含指针的对象（GC不需要扫描）和scan mspan：分配包含指针的对象（GC需要扫描）
- 再将mspan继续划分成特定大小的小块，用于对象分配
②对象分配：根据对象的大小，选择最合适的块返回
缓存
使用mcache管理一组mspan，用于快速分配内存。
当mcache管理的mspan里没有分配的对象时，mspan会被缓存在mcentral中。
当mspan分配完毕，macache会向mcentral申请带有未分配块的mspan。
