《垃圾回收的算法與實現》——GC標記-清除算法

基本算法

• 標記-清除算法由 ==標記階段== 和 ==清除階段== 構成。
• 標記即將全部活動的對象打上標記。
• 清除即將那些沒有標記的對象進行回收。

標記與清除

• 遍歷GC root引用，遞歸標記(設置對象頭中的標誌位)對象。
• 標記時若是標誌位表示已經標記過則能夠跳過。
• 遍歷對象有深度優先與廣度優先兩種算法，其搜索的步驟數一致，而深度優先的內存使用量更小，所以通常使用深度優先。
• 清除階段將再次遍歷堆，未標記的對象加入到空閒鏈表中，標記的對象則去除標記。

分配與合併

• 分配指mutator(Application)申請分塊時獲取內存塊的過程。
• 分配即經過搜索空閒鏈表，找到一個大小合適的塊。分配測量有以下：
  • First-fit，找到第一個大於要求大小的塊即返回。
  • Best-fit，找到比要求大小大的最小塊。
  • Worst-fit，找出最大的塊將其分割成要求大小塊和剩餘的，通常不使用(容易產生碎片)
• 對於內存中連續的垃圾能夠對其進行合併，減小碎片。

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優缺點

優勢

1. 算法實現簡單。
2. 與保守式GC算法兼容(對象不能被移動)。

缺點

1. 碎片化。
2. 分配速度慢，每次分配須要遍歷空閒鏈表。
3. 與寫時複製(copy-on-write)衝突，由於作GC時須要將對象頭進行標記，這將致使大量的數據發生複製。
4. STW(Stop-The-World)長，兩個階段均要遍歷整個堆。

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改進

多個空閒鏈表

針對分配速度慢

• 根據塊的大小創建不一樣的空閒鏈表，相同大小的塊連接到相同鏈表中。
• 因爲對於大塊的申請比較少，所以主要針對小塊創建鏈表，對於大塊的能夠都在同一個鏈表中，如大於2-100的分別創建各自大小的鏈表而大於100的都寫入一個大塊鏈表。

BiBOP

針對碎片化

• 原理：將大小相近的對象整理成固定大小的塊進行管理。
• 把堆分割成固定大小的塊，讓每一個塊只能配置一樣大小的對象。
• 可是並不能很好的消除碎片化，若是對堆的分隔沒控制好反而可能致使堆的利用率。

位圖標記

針對寫時複製

• 因爲GC過程須要修改對象中屬性致使寫時複製不兼容，所以指收集各個對象的標誌位並表格化。
• 將堆中的對象與位圖對應上，然後經過位圖的標誌表明堆中對象的標誌。
• 優勢：
  • 兼容寫時複製
  • 清除階段能夠快速的去除標記。

延遲清除法

針對STW過長

• 延遲清除法(Lazy-Sweep)是縮減清除操做而致使的mutator STW的方法。
• 標記結束後不作清除操做而是在分配操做中進行。
• 在分配時，從上次遍歷結束的地方開始使用First-fit查找塊，若是找不到返回NULL，此時進行標記階段然後再次進行First-fit查找。還找不到則分配失敗。