什么是GC 标记-压缩算法

需要对标记清除和GC复制算法有一定了解

GC标记-压缩算法是由标记阶段压缩阶段构成。

标记阶段和标记清除的标记阶段完全一样。之后我们要通过搜索数次堆来进行压缩。

Lisp2 算法的对象

Donald E.Knuth

对象结构如图示:

Lisp2 算法在对象头中为forwarding指针留出空间,forwarding指针表示对象的目标地点。(设定forwarding时,还不存在移动完毕的对象)

概要

假设我们在下图所示的状态下执行GC

标记完后状态如下(过程与标记清除算法相同)

压缩完后的状态如下(可以看到,他们现在的位置是挨着的。)

这种算法并不会对对象的顺序产生影响,知识缩小了他们之间的空隙,让他们聚集在堆的一端。

步骤

压缩阶段代码

compaction_phase(){
set_forwarding_ptr() // 设置forwarding指针
adjust_ptr() // 更新指针
move_obj() // 移动对象
}

步骤一:设定forwarding指针

首先程序会搜索整个堆,给活动的对象设定forwarding指针。初始状态下forwarding是NULL。

set_fowarding_ptr(){
scan = new_address = $heap_start
while(scan < $heap_end)
if(scan.mark = TRUE)
scan.forwarding = new_address
new_address += scan.size
scan += scan.size
}
  • scan 用来搜索堆中的指针,new_address指向目标地点的指针。
  • 一旦scan找到活动对象,forwarding指针就要被更新。按着new_address对象的长度移动。
  • 如下图示:

步骤二:更新指针

adjust_ptr(){
for(r :$roots) // 更新根对象的指针
*r = (*r).forwarding scan = $heap_start
while(scan < $heap_end)
if(scan.mark == TRUE)
for(child :children(scan)) // 通过scan 更新其他对象指针
*child = (*child).forwarding
scan += scan.size
}
  • 首先更新根的指针
  • 然后重写所有活动对象的指针(对堆进行第二次的搜索)

步骤三:移动对象

搜索整个堆(第三次搜索),再将对象移动到forwarding指针的引用处。

move_obj(){
scan = $free = $heap_start
while(scan < $heap_end)
if(scan.mark == TRUE) // 判断是否是活动对象
new_address = scan.forwarding // 获取对象要移动的地点
copy_data(new_address, scan, scan.size) // 复制对象(移动对象)
new_address.forwarding = NULL // 将forwarding改为NULL
new_address.mark = FALSE // mark改为FALSE
$free += new_address.size // 指针后移
scan += scan.size // 指针后移
}

  • 算法不会对对象本身的顺序进行改变,只会把对象集中在堆的一端。
  • 算法没有去删除对象,知识吧对象的mark设置为FALSE
  • 之后把forwarding改为NULL,标志位改为FALSE,将$free移动obj.size个长度。

优缺点

优点:可有效利用堆

使用整个堆在进行垃圾回收,没啥说的。任何的算法都是有得有失,用时间换空间。或者用空间换时间。重要的是它在这里

适不适用。

缺点:压缩花费计算成本

Lisp2 算法中,对堆进行了3次搜索。在搜索时间与堆大小成正相关的状态下,三次搜索花费的时间是很恐怖。也就是说,它的吞吐量要低于其他算法。时间成本至少是标记清除的三倍(当然不包含mutator)

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