ArkTS 编程语言中的垃圾回收模型：分代式 GC 详解

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。
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引言

垃圾回收（GC）是现代编程语言中重要的内存管理机制，其效率直接影响着应用的性能。ArkTS 作为鸿蒙系统的开发语言，其运行时采用分代式垃圾回收模型，将内存空间划分为年轻代和老年代，并采用不同的回收算法进行优化。本文将深入分析 ArkTS 的分代式 GC 模型，帮助开发者更好地理解其原理和优化策略。

GC 分代模型

ArkTS 的分代式 GC 模型将内存空间划分为以下几部分：

• 年轻代（Young Generation）：用于存放新创建的对象，存活率较低。年轻代空间分为两个半区（SemiSpace），分别用于对象的创建和回收。
• 老年代（Old Generation）：用于存放存活时间较长的对象，存活率较高。老年代空间用于存放年轻代 GC 中未被回收的对象。
• 大对象空间（HugeObjectSpace）：用于存放大对象，如大型数组等。大对象空间使用单独的区域进行管理。
• 只读空间（ReadOnlySpace）：用于存放运行期间的只读数据，如字符串常量等。
• 不可移动空间（NonMovableSpace）：用于存放不可移动的对象，如系统类对象等。
• 快照空间（SnapshotSpace）：用于转储堆快照时使用的空间。

• 机器码空间（MachineCodeSpace）：用于存放程序的机器码。

  各代 GC 触发阈值

  ArkTS 的 GC 触发机制基于内存空间的占用情况，不同代的 GC 触发条件有所不同：

• 年轻代 GC：当年轻代空间不足，或者达到预设的阈值时，会触发年轻代 GC。年轻代 GC 主要使用 Copying 算法，将存活的对象复制到另一个半区，并回收旧的半区。

• 老年代 GC：当老年代空间不足，或者达到预设的阈值时，会触发老年代 GC。老年代 GC 主要使用 Sweep 和 Compact 等算法，对老年代空间进行清理和压缩。

  分代回收算法

  ArkTS 的分代式 GC 模型采用多种回收算法，以适应不同代的内存特性：

• Copying 算法：将年轻代空间划分为两个半区（SemiSpace），每次只使用一个半区进行对象分配。当该半区空间不足时，会触发年轻代 GC，将存活的对象复制到另一个半区，并回收旧的半区。
• Sweep 算法：遍历老年代空间，回收不再使用的对象。

• Compact 算法：将老年代空间中的对象移动到一起，以提高内存利用率。

  GC 流程优化

  ArkTS 的 GC 流程采用并发和并行优化策略，以提高垃圾回收的效率：

• 并发标记（Concurrent Mark）：在应用程序运行期间，并发地遍历对象图进行标记，减少主线程的挂起时间。

• 并行回收（Parallel Collection）：使用多个线程并行执行垃圾回收任务，提高回收效率。

  来份栗子

  以下示例代码展示了如何在 ArkTS 中创建对象，并触发年轻代和老年代 GC：

  // 创建对象
  let obj1 = { name: "张三" };
  let obj2 = { name: "李四" };
  // 创建数组
  let array = [obj1, obj2];
  // 删除对象
  array.splice(0, 1);
  // 触发年轻代 GC
  ArkTools.hintGC();
  // 触发老年代 GC
  ArkTools.hintOldSpaceGC();

  在上述代码中，我们创建了两个对象和一个数组，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 obj1 的引用计数变为 0，可以被年轻代 GC 回收。最后，我们调用 ArkTools.hintGC() 和 ArkTools.hintOldSpaceGC() 方法分别触发年轻代和老年代 GC。

  总结

  ArkTS 的分代式 GC 模型通过将内存空间划分为年轻代和老年代，并采用不同的回收算法进行优化，有效提高了垃圾回收的效率。我们可以通过了解分代式 GC 的原理和优化策略，更好地管理内存资源，提升应用性能。