自动内存管理 | 青训营笔记

这是我参与「第五届青训营」伴学笔记创作活动的第 5 天

本节课重点

主要学习了自动内存管理相关的知识

详细知识点

• 追踪垃圾回收
• 分代 GC (Generational GC)
• 引用计数

详细内容

自动内存管理

• 动态内存

  • 程序在运行时估计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自动动态内存

  • 避免手动管理内存，专注于实现业务逻辑
  • 保证了内存使用正确性和安全性

• 三个任务

  • 为新的对象分配空间
  • 找到存活对象
  • 回收死亡对象的内存空间

自动内存管理 可以自动回收无用的对象内存，让开发者专注业务逻辑，同时也在一定程度上提高了业务安全性。

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: 找到的可达对象

  • 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 (copy 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，受用不同的标记和清理策略

分代 GC (Generational GC)

分代假说: 大多数的对象年轻死亡

• 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 (经历过的次数)

• 我们可以将内存分为两个部分

  • 年轻代
    • 常规对象分配
    • 存活对象少，可以使用 copying GC
    • GC 吞吐率高
  • 老年代
    • 对象趋向于一直活着，如果使用 copy GC 开销较大
    • 采用 mark-sweep GC

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时
• 优点
  • 内存管理的操作被平坦到程序执行过程中
  • 内存管理不需要了解runtime的实现细节：C++ 的 smart pointer
• 缺点
  • 维护引用计数开销较大
  • 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