这是我参与「第五届青训营 」笔记创作活动的第四天

一、自动内存管理

1、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: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

Serial GC:在Pause阶段会暂停所有Mutator，执行一个collector进行内存回收。
Paraller GC:在Pause阶段会暂停所有Mutator，执行多个collector同时内存回收。
Concurrent GC:无Pause阶段，mutator和collector可同时执行。

关于Concurrent GC:由于mutator和collector可同时执行，存在这种问题：在GC过程中，某个对象被指向，由于mutator和collector的并行，collector可能在清除未标记内存时，该被指向的对象还未被标记，导致存活对象被回收。所以这种情况下Collectors必须实时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：$1 - GC时间/程序执行总时间$（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）

2、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：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（从根对象触发，找到所有可达对象）
• 清理：所有不可达对象，有以下三种方式
  • 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-compect GC）
• 根据对象的生命周期，使用不同的标记和清理策略

3、分代GC

每个对象都有年龄：经历过GC的次数
我们可以针对年轻和老年的对象，制定不同的GC策略，降低整体内存管理的开销

• 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

4、引用计数

每个对象都有一个与之关联的引用数目，如a = b，则a的引用数加一
判断对象存活的条件为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
• 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
  • 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