自动内存管理
什么是自动内存管理
-
动态内存：程序运行时根据需求动态分配内存：malloc()
-
自动内存管理（垃圾回收）：由程序语言运行时系统管理动态内存
-
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
（减少double-free problem,use-after-free problem）
-
-
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：只有一个 collector （一种GC算法）
-
Parallel GC：支持多个 collector 同时回收的GC算法（比上一个厉害些
-
Concurrent GC：mutator 和 collector 可以同时运行（垃圾回收时不用暂停了）
- Collectors 必须感知到对象指向关系的改变
-
GC算法
- 安全性：不能回收存活对象
- 吞吐率：花在GC上的时间（1-百分比）
- 暂停时间：stop the world（STW）业务是否感知
- 内存开销：GC元数据开销（越小越好）
-
书目推荐：《the garbage collection handbook》、
-
常用算法
- 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
-
步骤：
-
标记根对象（标记为扫描完成对象）
- 静态变量、全局变量、常量、线性栈
-
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）
- 原理：使用free list管理空闲内存
-
移动并整理存活对象（Mark-Compact GC）
- 原理：压缩，将存活的对象拷贝到内存中前面的空位中
-
-
如何选择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
-
做法：
- 每个对象都有年龄：经历GC的次数
- 对年轻和老年的对象制定不同的GC策略，降低整体内存的管理开销
- （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，正常对象一分配出来就标记为年轻对象
- 根据分代假说可知存活对象很少，所以采用Copying GC
-
老年代（Old generation）
- 对象趋向于一直活着，反复复制开销很大
- 所以采用mark-sweep collection
引用计数
-
每个对象都有一个与之关联的引用数目
-
当且仅当引用数大于零时，对象存活
-
优点：
- 内存管理操作在程序执行过程中完成
- 内存管理不需要了解 runtime 的实现细节：C++只能指针（smart pointer）
-
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 - 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
