Сборщик мусора — это процесс автоматического управления памятью, который освобождает память, занятую объектами, которые больше не используются программой.
Основные методы работы сборщика мусора:
-
Счетчик ссылок (Reference Counting):
- Каждый объект имеет счетчик, который хранит количество ссылок на него.
- При создании ссылки на объект счетчик увеличивается.
- При исчезновении ссылки (например, переменная выходит из области видимости) счетчик уменьшается.
- Когда счетчик достигает нуля, объект считается недостижимым и его память освобождается.
- Проблемы: Не может обрабатывать циклические ссылки, когда два или более объекта ссылаются друг на друга, но недостижимы извне.
-
Трассирующий сборщик мусора (Tracing Garbage Collector):
- Работает в два этапа: пометка (marking) и сборка (sweeping) или сжатие (compacting).
- Этап пометки: Начинается с "корней" (root set) - объектов, которые гарантированно доступны (например, глобальные переменные, объекты на стеке). GC обходит все достижимые из корней объекты, помечая их как "живые".
- Этап сборки: GC просматривает всю кучу. Непомеченные объекты считаются "мусором" и их память освобождается.
- Этап сжатия (опционально): После сборки GC может перемещать "живые" объекты, чтобы устранить фрагментацию памяти.
- Преимущества: Может обрабатывать циклические ссылки.
- Недостатки: Может вызывать паузы в выполнении программы (стоп-мир), пока GC работает.
Наиболее распространенные алгоритмы трассирующего сборщика мусора:
- Mark-and-Sweep: Помечает живые объекты, затем собирает мусор.
- Mark-and-Compact: Помечает живые объекты, затем перемещает их для дефрагментации.
- Copying: Делит кучу на две половины. Во время сборки GC копирует живые объекты из одной половины в другую. Затем освобождает всю исходную половину.
- Generational: Основан на гипотезе, что большинство объектов умирает молодым. Куча делится на поколения (например, молодое и старое). GC чаще собирает мусор в молодом поколении, что приводит к меньшим паузам.
Конкретный метод работы сборщика мусора зависит от используемого языка программирования и его реализации. Например, Java и C# используют различные варианты трассирующих сборщиков мусора, включая generational. Python традиционно использовал Reference Counting с дополнительным механизмом для обнаружения циклических ссылок, а в более поздних версиях также применяются элементы трассирующей сборки.