垃圾回收-- 引用计数法

逃离我推掉我的手 2021-12-23 00:23 254阅读 0赞

引用计数法

引用计数法，最重要的就是计数器，记录有多少引用该对象

引用计数法与mutator 的执行密切相关，在mutator 的处理过程中通过增减计数器的值来进行内存管理， 在分配和更新对象时会发生计数的变化

更新操作过程：

1.  对指针ptr 新引用的对象（obj）的计数器进行增量操作
2.  对指针ptr 之前引用的对象（\*ptr）的计数器进行减量操作

update_ptr(ptr, obj){
       inc_ref_cnt(obj)
       dec_ref_cnt(*ptr)
       *ptr = obj
    }

注： 为了处理\*ptr 和obj 是同一对象时的情况，向增加，后递减， 防止对象在发生位置改变时，还没有改变就已经被回收了

更新指针，可能会产生没有被任何程序引用的垃圾对象。引用计数法中会监督在更新指针的时候是否有产生垃圾，从而在产生垃圾时将其立刻回收

特点：

1.  可即刻回收垃圾
2.  最大暂停时间短 因为不用扫描全部堆，因此时间节省量
3.  计数器值的增减处理繁重 严重依赖计数器
4.  计数器需要占用很多位 假如我们用的是32 位机器，那么就有可能要让2 的32 次方个对象同时引用一个对象， 计数器有32 位大小
5.  实现烦琐复杂 对于每次对象的变更都需要进行精确的维护， 否则会造成内存无法会回收， 即内存溢出
6.  循环引用无法回收

改进：

1.  延迟引用计数法

在延迟引用计数法中使用ZCT（Zero Count Table）。ZCT 是一个表，它会事先  
记录下计数器值在dec\_ref\_cnt() 函数的作用下变为0 的对象， 因为计数器值为0 的对象不一定都是垃圾，所以暂时先将这些对象保留

在延迟引用计数法中，程序延迟了根引用的计数，将垃圾一并回收。通过延迟，减轻了  
因根引用频繁发生变化而导致的计数器增减所带来的额外负担。当然也失去量垃圾即可回收的特点

1.  Sticky 引用计数法

是用来减少计数器位宽

. 什么都不做 很多情况下，计数器的值会在0 到1 的范围内变化，鲜少出现5 位计数器溢出这样的情况 , 不增减计数器的值，就把它那么放着也不会有什么大问题

. 使用GC 标记- 清除算法进行管理

1.  1 位引用计数法

计数器只有1 位大小，特点总结是： 几乎没有对象是被共有的，所有对象都能被马上回收。指针通常默认为4 字节对齐，所以没法利用低2 位。只要好好利用这个性质，就能确保拿出1 位来用作内存管理

1 位引用计数法的优点，是不容易出现高速缓存缺

可能会出现很多对象计数器溢出的情况

1.  部分标记- 清除算法

采用一般情况下执行引用计数法，在某个时刻启动GC 标记- 清除算法的方法。

“有循环引用的垃圾”，一般来说这种垃圾应该很少，单纯的GC 标记- 清除算法又是以全部堆为对象的，所以会产生许多无用的搜索。只对“可能有循环引用的对象群”使用GC 标记- 清除  
算法，对其他对象进行内存管理时使用引用计数法。像这样只对一部分对象群使用GC 标记-  
清除算法的方法，叫作“部分标记- 清除算法”（Partial Mark & Sweep）

部分标记- 清除算法中，对象会被涂成4 种不同的颜色来进行管理

1.  黑（BLACK）：绝对不是垃圾的对象（对象产生时的初始颜色）
2.  白（WHITE）：绝对是垃圾的对象
3.  灰（GRAY）：搜索完毕的对象
4.  阴影（HATCH）：可能是循环垃圾的对象

头中分配2 位空间，然后用00～11 的值对应这4 个颜色

部分标记- 清除算法的优点，就是把要搜索的对象限定在阴影对象及其子对象，也就是  
“可能是循环垃圾的对象群”中

循环垃圾产生过程： 初始状态下根引用对象A，对象A 引用对象B，对象B 引用对象C。接下来我们创建一个从对象C 到对象A 的引用。在这里就形成了A → B → C → A 的循环引用。最后我们删除从根到对象A 的引用。这样一来，对象A 到C 的循环引用对象群就成了垃圾

条件：

1.  产生循环引用
2.  删除从外部到循环引用的引用

部分标记- 清除算法中用dec\_ref\_cnt() 函数来检查这个值。如果对象的计数器值减量  
后不为0，说明这个对象可能是循环引用的一份子。这时会先让这个对象连接到队列，以方  
便之后搜索它

标记- 清除算法并不是完美的，因为从队列搜索对象所付出的成本太大了。  
被队列记录的对象毕竟是候选垃圾，所以要搜索的对象绝对不在少数。这个算法总计需要

查找3 次对象，也就是说需要对从队列取出的阴影对象分别执行1 次mark\_gray() 函数、  
scan\_gray() 函数以及collect\_white() 函数。这大大增加了内存管理所花费的时间， 因此引用计数的优势- 最大暂停时间就没有