随笔档案

通常情况下GC分为两种，分别是：扫描GC(Tracing GC)和引用计数GC(Reference counting GC)。其中扫描GC是比较常用的GC实现方法，其原理是：把正在使用的对象找出来，然后把未被使用的对象释放。而引用计数GC则是对每个对象都添加一个计数器，引用增加一个计数器就加一，引用减少一个计数器就减一，当计数器减至零时，把对象回收释放。引用计数GC跟C++中的shared_ptr类似，自然也会存在循环引用问题。

扫描GC(Tracing GC)是广泛使用的GC方法，最简单的实现方式是mark-sweep，即扫描所有存活的对象并mark，然后遍历整个GC对象列表，把所有标记过的对象清除标记，把未标记过的对象释放。如果GC使用的是mark-sweep方法，程序运行一段时间后触发了GC，每次GC的时候会把当前程序中的所有对象都扫描一次，然后释放未使用的对象。这对于分配GC对象少的程序来说没有什么问题，当程序中存在大量分配GC对象时，每次启动GC扫描所有对象的代价是很高的，又因为GC的过程通常是stop-the-world，所以高代价的GC会导致整个程序卡顿一段时间。对于这个问题，解决方法有增量GC(Incremental GC)和分代GC(Generational GC)。

增量GC(Incremental GC)会把整个GC过程分成很多步(phase)，每步的执行可以存在一定间隔运行程序本身，这就尽量把stop-the-world的时间变短，使得程序不会因为GC而导致延迟太大。Lua默认采用的是这种实现方法，Lua 5.2中也引入了分代GC作为备选GC方法。

分代GC(Generational GC)把对象分成几代(Generation)，通常把GC分为两种：Minor GC和Major GC。刚刚分配出来的对象属于最年轻的一代，在一次GC过后把年轻代中存活的对象上升到年老的一代中。把只扫描年轻一代的对象以减少扫描对象数量的GC过程称为Minor GC，只有在特定情况下才会启动完整的Major GC。分代GC是基于在大多数程序中新创建的对象同时也是最快变成无效的对象的经验设计的，对年轻代对象GC时，可以释放大多数无效对象，存活下来的对象一般存活时间也会更长，因此把它们上升到下一代中以减少最这些对象的扫描。

对于GC内存的管理，有移动和非移动之分。移动的就是把一次GC过后存活的对象compact到一起，使GC管理的内存保持连续，这里增加了一个移动对象的开销，不过它也同样带来不少好处：分配释放对象快和更快的序列遍历(在CPU cache中及在同一个Virtual memory page中)。正因为它会把对象compact到一起，对象的地址就会发生变化，这也就导致一个明显的缺点，不能使用指针引用GC对象。

其它高级GC方法，比如.NET的background GC，几乎不需要stop-the-world就可以在GC线程中完成GC，这种高科技的GC对于我这种初级人士基本属于不可想象。