内存管理和GC垃圾回收算法

小鱼冻干
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认识内存管理

不管什么样的编程语言，在代码的执行过程中都是需要给它分配内存的，不同的是某些编程语言需要我们自己手动的管理内存，某些编程语言会自动帮助我们管理内存

不管以什么样的方式来管理内存，内存管理的生命周期包括以下三个步骤：

  1. 申请：分配所需的内存。
  2. 使用：将分配的内存用于存储数据（如对象等）。
  3. 释放：在内存不再需要时进行释放。

不同编程语言在内存管理的第一步（申请）和第三步（释放）的实现方式可以分为以下两类：

  1. 手动管理内存

    • 语言示例：C、C++、早期的Objective-C
    • 特点：开发者需手动调用函数（如 malloc 申请、free 释放）来管理内存。

  2. 自动管理内存

    • 语言示例：Java、JavaScript、Python、Swift、Dart
    • 特点：通过垃圾回收（GC）或自动引用计数（ARC）等机制自动处理内存释放，开发者无需手动干预。

Javascript在定义变量的时候会自动分配内存

内存分配方式是一样的吗？

  • JS对于基本数据类型内存的分配会在执行时，直接在栈空间进行分配；
  • JS对于复杂数据类型内存的分配会在堆内存中开辟一块空间，并且将这块空间的指针返回值变量引用；

image.png

JS的垃圾回收

因为内存的大小是有限的，所以当内存不再需要的时候，我们需要对其进行释放，以便腾出更多的内存空间。

在手动管理内存的语言中，我们需要通过一些方式自己来释放不再需要的内存，比如free函数：

  • 但是这种管理的方式其实非常的低效，影响我们编写逻辑的代码的效率；
  • 并且这种方式对开发者的要求也很高，并且一不小心就会产生内存泄露；

所以大部分现代的编程语言都是有自己的垃圾回收机制：

  • 垃圾回收的英文是Garbage Collection，简称GC；
  • 对于那些不再使用的对象，我们都称之为是垃圾，它需要被回收，以释放更多的内存空间；
  • 而我们的语言运行环境，比如Java的运行环境VM，JavaScript的运行环境js引擎都会内存 垃圾回收器；
  • 垃圾回收器我们也会简称为GC，所以在很多地方你看到GC其实指的是垃圾回收器；

常见的GC算法-引用计数

  • 当一个对象有一个引用指向它时，那么这个对象的引用就+1，当一个对象的引用为0时，这个对象就可以被销毁掉；
  • 这个算法有一个很大的弊端就是会产生循环引用；

image.png 每多一个指向obj的，计数就会加一，如果不指向了，计数相应的会减一，当retain count=0的时候，会进行垃圾回收

**弊端：**循环引用

image.png 这样会产生内存泄漏

常见的GC算法-标记清除

  • 这个算法是设置一个根对象（root object），垃圾回收器会定期从这个根开始，找所有从根开始有引用到的对象，对于哪些没有引用到的对象，就认为是不可用的对象；
  • 这个算法可以很好的解决循环引用的问题； image.png 黄色的可达，不会回收，绿色的不可达，会垃圾回收
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