Сборщик мусора (Garbage Collector) - это форма автоматического управления памятью, которая работает в фоновом режиме и освобождает память, выделенную под объекты, которые больше не используются программой. Он определяет недостижимые объекты и делает выделенную ими память доступной для повторного использования.
В iOS/macOS разработке с использованием Objective-C и Swift, вместо традиционного сборщика мусора используется Automatic Reference Counting (ARC). Хотя это и не прямое GC, ARC выполняет аналогичную функцию, автоматизируя управление памятью.
Принципы работы GC (для контекста, хотя не применимо к ARC):
- Tracing (Трассировка): GC начинает с набора "корневых" объектов (например, глобальные переменные, текущие стековые фреймы). Он затем обходит граф объектов, начиная с корней, помечая все достижимые объекты. Все остальные объекты считаются недостижимыми.
- Compaction (Компактирование): В некоторых реализациях GC может перемещать достижимые объекты в памяти, чтобы исключить фрагментацию.
- Sweeping (Очистка): Недостижимые объекты удаляются, и занимаемая ими память возвращается в пул свободной памяти.
ARC в Swift/Objective-C:
ARC работает на этапе компиляции и автоматически добавляет код (retain, release, autorelease - в Objective-C; увеличение/уменьшение счетчика ссылок в Swift) для отслеживания количества сильных ссылок на каждый экземпляр класса. Когда количество сильных ссылок на объект становится равным нулю, память, занимаемая объектом, освобождается.
Отличия ARC от традиционного GC:
- Время работы: ARC работает во время компиляции и выполнения, встраивая код управления памятью. Традиционный GC работает в фоне во время выполнения, в отдельном потоке или в приостановках.
- Предсказуемость: Время освобождения памяти в ARC более предсказуемо, так как происходит сразу после того, как счетчик ссылок достигает нуля. В GC время освобождения памяти может варьироваться.
- Циклы сильных ссылок: ARC не может автоматически разрешать циклы сильных ссылок (strong reference cycles). Для их предотвращения используются слабые (weak) или бесхозные (unowned) ссылки. Традиционный GC зачастую умеет обнаруживать и разрывать такие циклы.
- Нагрузка: ARC распределяет нагрузку по управлению памятью по всему времени выполнения. Традиционный GC может вызывать "паузы" (stop-the-world), когда он активно собирает мусор.
Преимущества ARC (относительно ручного управления памятью):
- Снижение ошибок: Значительно уменьшает количество ошибок, связанных с утечками памяти (memory leaks) и двойным освобождением памяти (double free).
- Удобство: Разработчику не нужно вручную управлять счетчиком ссылок.
Преимущества традиционного GC:
- Обработка циклических ссылок: Могут автоматически разрешать циклические ссылки.
- Сложность реализации: Может быть проще в реализации для очень динамических языков.
На iOS и macOS используется ARC как основной механизм управления памятью для объектов классов (значимые типы, как структуры и перечисления, управляются стеком или содержатся в куче как часть объекта класса).