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译文-垃圾回收器是什么

原文出处： What Is Garbage Collection?

一眼就应该从名称看出垃圾回收机制的含义-查找垃圾，然后丢弃。事实正好相反。垃圾回收器追踪所有正在使用的对象，将无用对象标记为垃圾。请留意，我们开始研究JVM的“Garbage Collection”的实现细节。

避免仓促进入细节，我们因该从入门开始入手。理解垃圾收集器的一般规律，核心、概念，处理方法。

郑重声明：本文关注的是Oracle的Hotspot和OpenJDK。其他运行环境或者其他的JVM，诸如jRockit，IBM J9、以及本手册提及的一些产品会有一些差异化。

内存管理指南

在我们开始讲解垃圾回收器的工作方式之前，你需要手动为你的数据分配一块可用空间。如果你忘记分配，你将不能重复使用这块空间。这块空间将被声明但是不能被使用。例如，内存泄漏。

下面是一个用C实现的简单内存管理使用示例：

int send_request() {
    size_t n = read_size();
    int *elements = malloc(n * sizeof(int));

    if(read_elements(n, elements) < n) {
        // elements not freed!
        return -1;
    }

    // …

    free(elements)
    return 0;
}

正如您看到的，它非常容易忘记去释放内存。内存泄漏是一个比现在更加广泛的共性问题。你只能把内嵌在你的代码来克服这个问题。因此，最好的方法是自动回收不用的内存，以完全避免人为错误。例如Garbage Collection(GC)自动化操作。

自动化指针

内存回收自动化的最好方式之一是使用钩子函数。例如，在C++中我们使用vector做同样的事情，当数据在作用域不再使用时被自动调用的一种钩子函数：

int send_request() {
    size_t n = read_size();
    vector<int> elements = vector<int>(n);

    if(read_elements(elements.size(), &elements[0]) < n) {
        return -1;
    }

    return 0;
}

但是多数情况下更加复杂，特别是对象被多个线程跨线程共享，仅仅使用钩子函数不合适，由此产生最简单的垃圾回收机制：引用计数。对于每一个对象，只要简单知道它被引用了多少次，当计数器归零的时候，它就被安全回收。下面是C++共享指针的著名例子：

int send_request() {
    size_t n = read_size();
    auto elements = make_shared<vector<int>>();

    // read elements

    store_in_cache(elements);

    // process elements further

    return 0;
}

现在，为了避免元素在下一时刻被其他函数调用，我们也许应该将它们缓存起来。在这种情况下，我们不能选择当它出了作用域就销毁vector。因此，我们使用shared_ptr。它记录引用次数。在它的作用域内数量增加，在作用域之外次数减少。一旦引用次数归零，shared_ptr 自动删除其下的vector。

内存自动管理

从上面的C++代码可以看出，我们依然明确提出关注内存管理。但是如果使用这种方式管理所有的内存有会怎样呢？它变得非常方便，自此开发人员不再考虑自己手动清除。运行环境会自动识别不再使用的内存并且释放它。换句话说，它自动回收垃圾。世界上第一款垃圾收集于1959年使用Lisp语言实现，自此相关技术开始向前发展。