自动内存管理
简介
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
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
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Mutator： 业务线程，分配新对象，修改对象指向关系
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Collector： GC线程，找到存活对象，回收死亡对象的内存空间，必须感知对象指向关系的改变，防止父对象被回收而子对象没有被回收
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Serial GC： 只有一个collector
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Parallel GC： 支持多个collectors同时回收的GC算法
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Concurrent GC： mutator和collector可以同时执行
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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
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追踪垃圾回收
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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
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标记根对象(静态变量、全局变量、常量、线程栈等)
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找到可达对象
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清理不可达对象
- 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)
GC策略
分代GC
- 原因：很多对象在分配出来后很快就不再使用了
- 目的：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
- 不同年龄的对象处于heap的不同区域
- 对象的年龄：每经过一次GC，年龄+1
- 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
引用计数
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每个对象都有一个与之关联的引用数目
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引用数目：每被引用，引用数 + 1，优先回收引用数为0的对象
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对象存活条件：当且仅当引用数大于0
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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
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缺点
- 由于通过原子操作保证对引用计数操作的原子性和可见性所以维护引用计数的开销较大
- 无法回收环形数据结构
- 每个对象都引入额外内存空间存储引用数目，花费较大的内存
- 回收内存时依然可能引发暂停
