GC标记-清除算法(Mark Sweep GC)

Posted 2021-01-18 leisurelylicht

• 世界上第一个GC算法，由 JohnMcCarthy 在1960年发布。

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标记-清除算法由标记阶段和清除阶段构成。

1. 标记阶段就是把所有的活动对象都做上标记的阶段。

   • 标记阶段就是“遍历对象并标记”的处理过程。
   • 标记阶段经常用到深度优先搜索。

2. 清除阶段就是把那些没有标记的对象，也就是非活动对象回收的阶段。

   • 清除阶段collector会遍历整个堆，回收没有打上标记的对象（即垃圾）。
   • 内存的合并操作也是在清除阶段进行的。

3. 分配

   • 分配指将回收的内存空间进行再利用。

   -> 伪代码实现内存分配
   
   new_obj(size){
       chunk = pickup_chunk(size, $free_list)
       if(chunk != NULL)
           return chunk
       else
           allocation_fail() //大招，销毁并释放全部空间
   }

优点

1. 实现简单
2. 与保守式GC算法兼容

缺点

1. 碎片化(fragmentation)

   • 使用过程中会逐渐产生被细化的分块

2. 分配速度

   • 分块不连续，每次分配都必须遍历空闲链表，以便找到足够大的分块。
   • 最糟的情况就是每次分配都要遍历全部空闲链表

3. 与写时复制技术(copy-on-write)不兼容

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为了解决分配速度的问题, 人们提出了两种方法

• 使用多个空闲链表（multiple free-list)

  • 类似于建立索引的方法。
  • 为了防止空闲链表（也就是索引）的数组过大的问题，通常会给分块大小设定一个上限。

  • 大于这个上限的按照一个空闲链表处理。

    • ex.
    • 设置上限为100
    • 那么准备1～100及大于等于101个字的100个空闲链表就可以了。

  -> 伪代码实现使用多个空闲链表的内存分配
  
  new_obj(size){
      index = size / (WORD_LENGTH / BYTE_LENGTH)
      if(index <= 100)
          if($free_list[index] != NULL)
              chunk = $free_list[index]
              return chunk
      else
          chunk = pickup_chunk(size, $free_list[101])
          if(chunk != NULL)
              return chunk
  
      allocation_fail() //大招，销毁并释放全部空间
  }

• BiBOP(Big Bag Of Pages)法