自动内存管理 | 青训营笔记

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这是我参与「第五届青训营 」伴学笔记创作活动的第2天

1、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,专注于实现业务逻辑,保证内存使用的正确性和安全性

三个任务:为新对象分配空间、找到存活对象和回收死亡对象的内存空间

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:collector

Parallel GC:支持多个collectors同时回收的GC算法

Concurrent GC:mutator(s)和collector可以同时执行,Collectors必须感知对象指向关系的改变

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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

垃圾回收过程:

1、标记根对象(静态变量、全局变量、常量、线程栈等)

2、标记:找到可达对象(求指针指向关系的传递闭包:从根节点出发,找到所有可达对象)

3、清理:所有不可达对象

Copying GC:将存活对象复制到另外的内存空间

Mark-sweep GC:将死亡对象的内存标记为"可分配"

Mark-compact GC:移动并整理存活对象(原地整理)

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3、分代GC

分代假说:大多数对象会在年轻的时候死去

原因:很多对象在分配出来后很快就不再使用了

每个对象的年龄:经历过GC的次数

目的: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

不同年龄的对象处于heap的不同区域

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年轻代:

1、常规的对象分配

2、由于存活对象很少,可以采用copying collection

3、GC吞吐率很高

老年代:

1、对象趋向于一直活着,反复复制开销较大

2、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

对象存活的条件:当且仅当引用数大于0

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优点:

1、内存管理的操作被平摊到程序执行过程中

2、内存管理不需要了解runtime的实现细节:c++的智能指针

缺点:

1、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

2、无法回收环形数据结构——weak reference

3、内存开销:每个对象都引入额外内存空间存储引用数目

4、回收内存时依然可能引发暂停