Garbage Collection

在编程语言中，垃圾回收（Garbage Collection, GC） 是一种自动内存管理算法，垃圾回收器（Garbage Collector） 是其实现，负责将程序已不再使用的内存回收再利用。

通常内存管理分为手动内存管理和自动内存管理两类，手动内存管理指程序员主动控制对象的创建和释放的全过程，其包含 rust 这种所有权特殊类型；自动内存管理就是指垃圾回收实现。

垃圾回收策略

跟踪回收

跟踪回收（tracing） 是最常用的垃圾回收策略，这种算法定期遍历其管理的内存，从若干 根对象（roots） 开始 扫描（scanning），查找与之相关的对象，然后标记其余没有关联的对象，最后回收这些没有关联的对象占用的内存空间。

标记 - 回收的行为可以被细分为不同的实现。

标记 - 清除算法

标记 - 清除（Mark-Sweep） 先暂停整个程序的全部运行线程（Stop the world，STW），让回收线程以单线程进行扫描标记，并进行直接清除回收，然后回收完成后，恢复运行线程。這樣会产生大量的空闲空间碎片，和使大容量对象不容易获得连续的内存空间，而造成空间浪费。

标记 - 压缩算法

和“标记－清除”相似，不同的是，回收期间同时会将保留的存储对象搬运汇集到连续的内存空间，从而整合空闲空间，避免内存碎片化。

停止 - 复制算法

需要程序将所拥有的内存空间分成两个部分。程序运行所需的存储对象先存储在其中一个分区（定义为“分区 0”）。同样暂停整个程序的全部运行线程，进行标记后，回收期间将保留的存储对象搬运汇集到另一个分区（定义为“分区 1”），完成回收，程序在本次回收后将接下来产生的存储对象会存储到“分区 1”。在下一次回收时，两个分区的角色对调。

引用计数回收

引用计数回收（reference counting） 是最早也最简单的垃圾回收策略，其为每一个对象都设置一个引用计数器，当其他对象引用这个对象时计数器加一，反之计数器减一。当引用计数器为零时该对象被销毁内存回收。

引用计数回收有个相同于手动内存管理，不同于跟踪回收的特点，其保证对象在最后一个引用被销毁后立即被回收，而且通常只访问 CPU 缓存中、待释放对象中或直接被这些对象指向的内存，因此不会对 CPU 的缓存和虚拟内存操作产生显著的负面影响。

当然也有很多缺点：

• 循环引用无法释放
• 额外存储空间（引用计数器）
• 额外计算开销（引用计数器加减）
• 原子操作需求（多线程的引用计数器）
• 非实时：某个超大递归对象的释放会导致当前线程阻塞，因此可以将回收步骤放到单独线程进行，这需要额外的开销