垃圾回收和性能 优化
性能优化的层面
性能优化和软件质量
自动垃圾回收
- 动态内存
- 程序在运行时根据需求动态分配的内存：
- 自动内存管理(垃圾回收)：由程序语言的运行时系统回收动态内存
- 避免手动内存管理，专注于实现业务逻辑
- 保证内存使用的正确性和安全性：double-freeproblem,use-after-freeproblem
- 三个任务
- 为新对象分配空间
- 找到存活对象
- 回收死亡对象的内存空间相关概念
相关概念
- Mutator:业务线程，分配新对象，修改对象指向关系
- Collector:GC线程，找到存活对象，回收死亡对象的内存空间
- SeriaI GC:只有一个collector
- Parallel GC:支持多个collectors同时回收的GC算法
- Concurrent GC:mutator(s)和collector(s)可以同时执行
- collector必须感知对象指向关系的变化
- 评价GC算法
- 安全性(Safety)：不能回收存活的对象基本要求
- 吞吐率(Throughput)：1-(GC时间/花在GC上的时间)* 程序执行总时间
- 暂停时间(Pausetime):st0Ptheworld(STW)业务是否感知
- 内存开销(Spaceoverhead)GC元数据开销
- 追踪垃圾回收(Tracing garbage collection)
- 引用计数(Referencecounting)
追踪垃圾回收
- 对象被回收的条件：指针指向关系不可达的对象
- 标记根对象
- 静态变量、全局变虽、常量、线程栈等
- 标记：找到可达对象
- 求指针指向关系的传递闭包：从根对象出发，找到所有可达对象
- 清理：所有不可达对象
- 将存活对象复制到另外的内存空间(CopyingGC)
- 将死亡对象的内存标记“可分配“(Mark-sweepGC)
- 移动并整理存活对象(Mark-compactGC)
- 根据对象的生命周期，使用不同的标记和清理策略
分代GC(Generational GC)
- 分代假说(Generationalhypothesis):mostobjectsdieyoung
- lntuition:很多对象在分配出来后很快就不再使用了
- 每个对象都有年龄：经历过GC的次数
- 目的：对年轻和老年的对象，制定不同的GC策略，降低整体内存管理的开销
- 不同年龄的对象处于heap的不同区域
- 年轻代(Younggeneration)
- 常规的对須分配
- 由于存活对象很少，可以采用copyingcollection
- GC吞吐率很高
- 老年代(Oldgeneration)
- 对象趋向于一直活着，反复复制开销较大
- 可以采用mark-sweepcollection
引用计数
- 每个对象都有一个与之关联的引用数目
- 对象存活的条件：当且仅当引用数大于0
- 优点
- 内存管理的操作被平摊到程序执行过程中
- 内存管理不需要了解runtime的实现细节：C++智能指针(smartpointer)
- 缺点
- 维护引用计数的开销较大：通过原子操作保证对引用计数操作的原子性和可见性
- 无法回收环形数据结构_weakreference
- 内存开销：每个对象都引入的额外内存空间存储引用数目
- 回收内存时依然可能引发暂停
