内存管理器（二十一）标记-清扫回收算法

我就是我 2022-09-25 02:24 130阅读 0赞

内存回收一共有四种基本的算法及若干高级算法：
    
    标记-清扫，标记-复制，标记-整理，引用计数。
    
    任何自动内存管理都需要面临三个基本任务：
    
    1.为新对象分配空间。
    
    2.确定存活时间。
    
    3.回收死亡对象所占空间。
    
    讨论前提：
    
    多线程条件下，只有一个回收线程。
    
    垃圾回收前提：
    
    “万物静止式”回收，所有的资源分配器都会静止，回收线程开始运作，从资源分配器的角度来看回收过程是原子的。
    
    回收方式：
    
    通过“万物静止”获取“堆”的一个快照，然后回收资源。
    
    标记-清扫算法：
    
    这个算法分为两个阶段：
    
    第一阶段：
    
    追踪阶段：回收器从根集合开始遍历对象图，标记每一个遇到的对象。
    
    第二阶段：
    
    清扫阶段：回收器检查堆中的每一个对象，将所有未标记的对象作为垃圾回收。
    
    这个算法是一种“间接”的回收方式。
    
    在这里分配器和回收器普遍具的几个行为：
    
    分配器：
    
    @创建，分配资源方法。
    
    @读，读取已经分配资源的方法。
    
    @写，修改已经分配资源内容。
    
    这个算法思想还是比较简单的：先来一个伪代码：

new: new_obj = alloc(); /*尝试分配*/ if(new_obj == NULL){ free_heap(); /*失败，回收资源再次尝试*/ } new_obj = alloc(); if(new_obj == NULL){ /*无内存，终止*/ error:out of memory; return new_obj; } return new_obj; atomic free_head(); mark_all(); /*标记所有*/ free(heapstart,heapend); /*释放内存*/ mark_all(): init_worklist(); /*初始化工作列表*/ for each flags in roots if (flags != NULL && not mark){ setmark(); add(worklist,flags); mark(); } mark(): /*递归式的标记*/ while worklist not empty flags = worklist.pop; for each fla in flags if(fla != NULL && not mark) setmark(); add(worklist,child); sweep(start,end): /*回收资源*/ for start to end if(start is marked){ unmarked(start); }else{ free(start); } start = start -> next;

以上是最简单的标记-清扫算法接着我们它来看看三色抽象。三色抽象：Dijkstra 提出了三色抽象，真是个神人，哪哪都有他。三色抽象将对象划分为三种颜色，白色，灰色，黑色。颜色意义：白色：可能死亡对象，所有未被扫描的对象都是白色。灰色：初次扫描时的状态，此时他们为中间状态。黑色：处理完成的节点，（确定存活）为黑色。从根开始遍历进行标记，初步采用的是深度有先法。初次遍历的节点都会被染成灰色，进栈，然后出栈被标记查询有无子节点或者是否叶子节点做出相应的处理，全部处理完成的存活节点为黑色，而所有的节点最后只会变成白色或黑色。最后遍历结构释放所有非黑色的节点。对于此算法的优化

1.使用位图标记@标记过程只需读取存活对象的指针不会修改任何读对象@对于不包含引用的对象，同样不会读取别的东西位图的优势，许多证据表明，很多内存都是连续的簇，使用位图可以成块的回收资源，而遍历的方式极有可能产生页换出，高速缓存被刷新。这是不可饶恕的失误。2.使用懒惰清扫@不主动清扫，局部性原理，延时清理，很简单。3.优化高速缓存不命中的问题首先，我们清楚两个问题，高速缓存是按照FIFO原理活动的，而标记过程是按照LIFO过程遍历的，这就导致一个问题,高速缓存不命中。例如：高速缓存可以存储两个单位：高速存储单位              预读单位        下一个读取单位第一次      1   2                              无                      4第二次     2    4                            2  5                       5我们发现2其实是在缓存中的，并且我们预读了单位2 5 ，而将4 换出了高速缓存，如果不这样做，则2被换出，4 5进高速缓存，下一次回到2节点，再将2 换入，非常的不方便。标记-清扫算法小结在这个算法下：@不会引入额外的开销。@吞吐量非常高，最主要的消耗在于追踪指针。@整体位图优于局部位图。@安全性好，不需要使用移动操作。