GC复制算法

###GC复制算法

它是把某一空间的活动对象全部复制到另一个空间，复制完成后GC也就结束了

一起看下GC复制算法的copying函数：

1. copying(){
2. $free = $to_start //将free设置在To空间的开头
3. for(r : $roots) //可以复制从根引用的对象
4. *r = copy(*r) //将函数作为参数传递的对象*r复制的同时，将子对象进行递归调用
5. swap($from_start,$to_start) //复制结束返回指针后交换指向空间
6. }

copy函数在复制时会先检查是否已被复制，若已被复制，不再操作，否则进行复制，贴上copied标签复制完成返回新空间的地址，这样即使有多个对象引用obj，也不会被被多次复制

还有一点就是把指向新空间对象的指针放到obj.forwarding里，这样之后找到指向原空间对象的指针时，需要把找到的指针指向新的空间，forwarding指针就是为它准备的

要实现这个方法，必须满足2个条件

1）每个对象至少有2个域，分别存贮copied标签和forwarding指针

2）copied标签为了挪用obj中的域，必须选一个mutator绝不会用到的值

GC复制算法的分配过程很简单

1. new_obj(size){
2. if($free + size > $from_start + HEAD_SIZE/2) //HEAD_SIZE是from和to的空间大小总和，from和to大小一样，所以都是HEAD_SIZE/2
3. copying() //这个函数会把从根引用的对象及其子对象复制到to空间
4. if($free + size > $from_start + HEAD_SIZE/2)
5. allocation_fail()
6. obj = $free
7. obj.size = size
8. $free += size
9. return obj //GC完成后只有1个分块的内存空间，每次分配只需要把申请的内存空间从这个块分割出来分给mutator就好了，与标记-清除算法不同的是，不需要遍历空闲链表
10. }

复制的过程用的是深度优先搜索

优点：

1）优秀的吞吐量

GC标记-清除算法消耗的吞吐量是搜索活动对象（标记阶段）和搜索整体堆（清除阶段）所花费的时间之和，GC复制只搜索并复制活动对象，可在较短时间内完成GC，也就是吞吐量优秀

2）可实现高速分配

GC复制算法不使用空闲链表，因为分块是一个连续的空间，只要申请的空间小于分块，就可以移到free指针进行分配了，使用空闲链表时，不得不变量空闲链表，找到符合要求的分块，无疑浪费了大把的时间

3）不会产生碎片

把所有对象集中放在堆的一端的行为叫压缩，GC复制时，每次都会进行压缩，所以，不会产生碎片化

4）与缓存兼容

由于是深度优先搜索，所以，有引用关系的对象会被防止距离较近的位置，这种情况下mutator就会执行比较快，这也是借助压缩实现的优点

缺点：

1）堆使用效率低，它把堆二等分，只能使用其中的一般来存放对象了

2）不兼容保守式GC算法

GC标记-清除法不用移动对象，所以可以和保守式GC相兼容，GC复制算法，必须移动对象，重写指针，所以没办法兼容，不过，可以组合使用

3）递归调用函数

复制某个对象时，要递归复制其子对象，所以每次进行复制的时候都要调用函数，由此带来的负担不容忽视，此外，每次递归调用都会消耗栈，所以，还有栈溢出的可能

#### cheney的GC算法

和上边的大致相同，但是省略了copied标签，利用forwarding指针来标记是否复制完成，如果有指向to空间的指针，则复制完成，另外使用的是广度优先搜索（先复制所以从根引用的对象，再查找对to空间的对象有引用的对象）

优点：cheney的GC是迭代，可以抑制调用函数的额外负担和栈的消耗，特别是拿堆用作队列，省去了搜索的内存空间，这点是点睛之处

缺点：失去了深度优先搜索时的缓存利用的遍历，有引用关系的对象并不相邻

### 近似深度优先搜索

先广度搜索，使有引用关系的对象在相同的页出现，然后，进行深度优先搜索，使得不管在哪个页面，对象间都有引用关系

#### 多空间复制算法

其实就是把堆N等分，对其中2块进行GC复制，另外的空间进行GC标记-清除算法

优点：将堆分割成更多的空间，有效的利用了堆，多空间的复制算法仅需要空出一个分块，不能使用的只有1/N个堆

缺点：由于是GC复制算法和标记-清除算法的组合，标记清除算法固有的缺点没办法避免，比如分配耗时，碎片化的产生