Unity3D托管堆BoehmGC算法学习-垃圾回收篇

2023-11-22 17:06:08

在Unity3D托管堆BoehmGC算法学习-内存分配篇中，我们已经学习了GC内存分配的相关机制。本文将主要分析一下BoehmGC算法中垃圾回收的具体实现机制。

1. 垃圾回收概述

垃圾回收（Garbage Collection，简称GC）是一种自动内存管理机制，它可以自动回收不再被程序使用的内存空间，从而避免内存泄漏和程序崩溃。GC是现代编程语言的重要组成部分，它可以帮助程序员更轻松地管理内存，并避免出现内存错误。

2. BoenmGC算法的垃圾回收机制

BoehmGC算法是一种非分代的垃圾回收算法，它使用标记清除算法来回收垃圾内存。标记清除算法是一种简单而有效的垃圾回收算法，它的基本思想是：首先，将所有对象标记为“存活”；然后，遍历所有对象，并标记所有从根节点可达的对象为“存活”；最后，回收所有未被标记为“存活”的对象。

标记清除算法虽然简单有效，但是它存在一个缺点，那就是它会产生内存碎片。内存碎片是指由于垃圾回收而导致的内存空间不连续的情况。内存碎片的存在会降低内存的利用率，并可能导致程序运行缓慢。

为了解决内存碎片的问题，BoehmGC算法还使用了压缩整理算法。压缩整理算法是一种将内存碎片整理成连续内存块的算法。压缩整理算法可以提高内存的利用率，并减少程序运行时的内存开销。

3. 标记清除算法

标记清除算法是一种最简单、最容易实现的垃圾回收算法，它可以有效回收垃圾内存。标记清除算法的基本步骤如下：

将所有对象标记为“存活”。
遍历所有对象，并标记所有从根节点可达的对象为“存活”。
回收所有未被标记为“存活”的对象。

4. 标记整理算法

为了解决内存碎片的问题，BoehmGC算法还使用了标记整理算法。标记整理算法是一种将内存碎片整理成连续内存块的算法。标记整理算法的基本步骤如下：

将所有对象标记为“存活”。
遍历所有对象，并标记所有从根节点可达的对象为“存活”。
将所有存活的对象移动到内存的连续区域。
回收所有未被标记为“存活”的对象。

标记整理算法可以有效解决内存碎片问题，但是它的开销比标记清除算法要大。

5. 复制收集算法

复制收集算法是一种空间换时间的方法，能较快地解决内存碎片问题。

复制收集算法工作原理：

将所有对象复制到一块新的内存区域，之后释放原有内存区域的所有空间，这种算法十分简单高效，减少了扫描次数，但是会减少内存使用率，在一些内存比较受限的环境中，此种算法不太合适。

由于复制算法效率较高，所以目前很多JVM都采用了此种算法，比如Oracle JDK的Hotspot虚拟机，谷歌自研的Dalvik虚拟机。

6. 分代收集算法

不同的对象类型具有不同的存活时间和价值：比如缓存中的数据、临时变量的值，通常创建后不久就不再使用。老年代的对象，通常创建后会持续存在于整个程序的生命周期中，又比如虚拟机中的方法区存储的类、方法等。显然，对于有不同生命周期的对象使用同样的回收频率是不合适的，因此产生了分代垃圾回收算法。

分代收集算法通过将堆划分为两个或多个代（Generation）区域来实现的，对象根据其存活时间被分配到不同的代。新生代（Young Generation）用于分配新生对象，当新生代的空间不足时，会触发一次新生代的垃圾回收，将存活的对象晋升到老年代（Old Generation）。当老年代的空间不足时，会触发一次老年代的垃圾回收。

分代收集算法可以有效地减少垃圾回收的开销，因为它只针对新生代进行频繁的垃圾回收，而老年代的垃圾回收频率较低。