HarmonyOS Next：内存管理与 GC 基础

本文旨在深入探讨华为鸿蒙HarmonyOS Next系统（截止目前API12）的技术细节，基于实际开发实践进行总结。
主要作为技术分享与交流载体，难免错漏，欢迎各位同仁提出宝贵意见和问题，以便共同进步。
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引言

HarmonyOS Next 作为华为自研的操作系统，其轻量级、跨平台的特点备受关注。其中，内存管理与垃圾回收（GC）机制作为保证系统性能的关键技术，对开发者来说至关重要。本文将带领大家初探 HarmonyOS Next 的内存管理机制，并深入理解其垃圾回收算法，帮助开发者更好地掌握内存管理技巧，提升应用性能。

ArkTS 中的内存分配

HarmonyOS Next 使用方舟编程语言（ArkTS）进行开发，其内存分配机制与传统的 Java 和 C++ 等语言有所不同。ArkTS 的内存主要分为两种：

• 栈（Stack）：用于存储简单类型（如数字、字符串等）和函数调用的局部变量。栈空间由操作系统自动分配和释放，无需开发者进行管理。

• 堆（Heap）：用于存储引用类型（如对象、数组等）的内存空间。堆空间需要由 ArkTS 引擎进行管理，开发者需要通过垃圾回收机制来释放不再使用的内存。

  垃圾回收（GC）概念

  垃圾回收（Garbage Collection，简称 GC）是一种自动化的内存管理机制，用于回收程序中不再使用的内存空间。GC 的目的是避免内存泄漏，并提高内存利用率。
  目前主流的 GC 算法主要分为两大类：

• 引用计数（Reference Counting）：通过为每个对象维护一个引用计数器来跟踪对象的引用数量。当引用计数为 0 时，表示该对象不再被任何变量引用，可以被回收。

• 对象追踪（Object Tracing，又称 Tracing GC）：通过遍历对象图，找到所有不可达的对象进行回收。对象图是由对象及其引用关系组成的结构，通过深度优先搜索等算法可以遍历整个对象图。
  ArkTS 运行时基于分代模型（年轻代/老年代）混合使用引用计数和对象追踪算法，并行并发化执行 GC 任务，从而实现不同场景下的高性能内存回收表现。

  GC 触发机制

  HarmonyOS Next 的 GC 机制主要分为三种：

• 年轻代 GC（Young GC）：主要回收年轻代空间，用于存放新创建的对象。触发条件包括：年轻代空间不足、超过预设阈值等。
• 老年代 GC（Old GC）：主要回收老年代空间，用于存放存活时间较长的对象。触发条件包括：老年代空间不足、超过预设阈值等。

• 全量 GC（Full GC）：对整个堆空间进行清理，回收所有不再使用的对象。触发条件包括：应用切换到后台、手动触发等。

  来份栗子

  以下示例代码展示了如何在 ArkTS 中创建对象，并触发垃圾回收：

  // 创建对象
  let obj = { name: "张三", age: 30 };
  // 添加对象到数组
  let array = [obj, obj];
  // 删除对象
  array.splice(0, 1);
  // 手动触发垃圾回收
  ArkTools.hintGC();

  在上述代码中，我们创建了一个对象并将其添加到数组中。然后，我们删除数组中的第一个元素，此时对象 obj 的引用计数变为 0，因此可以被视为垃圾对象。最后，我们调用 ArkTools.hintGC() 方法手动触发垃圾回收，回收不再使用的对象。

  GC 日志分析

  HarmonyOS Next 提供了丰富的 GC 日志信息，可以帮助开发者分析 GC 行为和性能。以下是一些常见的 GC 日志关键字：

• [HPP YoungGC]：表示年轻代 GC，主要回收年轻代空间。
• [HPP OldGC]：表示老年代 GC，主要回收老年代空间。
• [CompressGC]：表示全量 GC，对整个堆空间进行清理。
• IsInBackground：表示应用是否在后台运行。
• SensitiveStatus：表示是否处于性能敏感场景。

• OnStartupEvent：表示是否处于应用冷启动场景。
  通过分析 GC 日志，开发者可以了解 GC 触发的原因、耗时、内存占用等信息，从而优化内存管理策略，提升应用性能。

  总结

  HarmonyOS Next 的内存管理与垃圾回收机制是保证系统性能的关键技术。通过了解 ArkTS 的内存分配机制、GC 算法以及触发条件，开发者可以更好地掌握内存管理技巧，提升应用性能。同时，通过分析 GC 日志，我们可以更深入地了解 GC 行为，并进行针对性的优化。