Mark-and-Sweep：垃圾收集算法

简介

在计算机科学中，垃圾收集是指自动寻找不再需要使用的内存，以便将其释放，使得该内存可用于其他用途。而 Mark-and-Sweep 是一种常见的垃圾收集算法，其核心思想是通过遍历整个内存空间来寻找活动对象，从而确定哪些内存块是可被释放的。

实现

Mark-and-Sweep 包括两个阶段：

1. Mark 阶段：在这个阶段，垃圾回收程序会遍历整个内存空间，标记所有活动对象（即被程序引用的对象），并在此过程中把它们打上一个标记。这个阶段可能会伴随暂停程序的执行，因为垃圾回收程序需要访问程序中的所有对象。

2. Sweep 阶段：在这个阶段，垃圾回收程序会遍历整个内存空间，查找未被标记的对象，进而释放它们所占据的内存空间。这个阶段也可能会伴随短暂的程序暂停，但通常情况下它比 Mark 阶段短得多。

实例

下面是一个 Python 实现的 Mark-and-Sweep 算法的伪代码：

class GarbageCollector:
    def __init__(self):
        self.marked = set()

    def mark(self, obj):
        self.marked.add(obj)
        for element in obj.fields:
            if element not in self.marked:
                self.mark(element)

    def sweep(self, objects):
        for obj in objects:
            if obj not in self.marked:
                # 释放未被使用的对象所占用的内存
                obj = None

    def collect(self, objects):
        # Mark 阶段
        for obj in objects:
            self.mark(obj)

        # Sweep 阶段
        self.sweep(objects)

在这个例子中，GarbageCollector 类提供了三个方法：

• mark 方法：标记活动对象。
• sweep 方法：清理未被标记的对象。
• collect 方法：启动 Mark-and-Sweep 算法。

总结

Mark-and-Sweep 是一种常用的垃圾回收算法，其核心思想是通过遍历整个内存空间来标记活动对象，并清理未被标记的对象。虽然会伴随一些程序暂停（尤其是在 Mark 阶段），但这个算法依然可以帮助程序员避免许多内存泄漏和资源浪费的问题。