iOS 面試題(16):解釋垃圾回收的原理

摘要: 問題 我們知道划鸽,Android 手機通常使用 Java 來開發(fā)冗恨,而 Java 是使用垃圾回收這種內存管理方式尽棕。 那么檩淋,ARC 和垃圾回收對比,有什么優(yōu)點和缺點? 考查點 此題其實是考查大家的知識面蟀悦,雖然做 iOS 開發(fā)并不需要用到垃圾回收這種內存管理…

問題

我們知道媚朦,Android 手機通常使用 Java 來開發(fā),而 Java 是使用垃圾回收這種內存管理方式日戈。 那么询张,ARC 和垃圾回收對比,有什么優(yōu)點和缺點浙炼?

考查點

此題其實是考查大家的知識面份氧,雖然做 iOS 開發(fā)并不需要用到垃圾回收這種內存管理機制。但是垃圾回收被使用得非常普遍弯屈,不但有 Java蜗帜,還包括 JavaScript, C#,Go 等語言资厉。

如果兩個候選人厅缺,一個人只會 iOS 開發(fā),另一個人不但會 iOS 開發(fā)宴偿,對別的語言或技術也有興趣了解湘捎,那我通常更傾向于后者。而且事實常常是窄刘,由于后者對計算機興趣更濃窥妇,他在 iOS 上也通常專研得比前者更多。

垃圾回收簡介

作為 iOS 開發(fā)者娩践,了解一下這個世界上除了 ARC 之外最流行的內存管理方式活翩,還是挺有價值的。所以我盡量簡單給大家介紹一下翻伺。

垃圾回收(Garbage Collection材泄,簡稱 GC)這種內存管理機制最早由圖靈獎獲得者 John McCarthy 在 1959 年提出,垃圾回收的理論主要基于一個事實:大部分的對象的生命期都很短穆趴。

所以脸爱,GC 將內存中的對象主要分成兩個區(qū)域:Young 區(qū)和 Old 區(qū)。對象先在 Young 區(qū)被創(chuàng)建未妹,然后如果經過一段時間還存活著簿废,則被移動到 Old 區(qū)。(其實還有一個 Perm 區(qū)络它,但是內存回收算法通常不涉及這個區(qū)域)

Young 區(qū)和 Old 區(qū)因為對象的特點不一樣族檬,所以采用了兩種完全不同的內存回收算法。

Young 區(qū)的對象因為大部分生命期都很短化戳,每次回收之后只有少部分能夠存活单料,所以采用的算法叫 Copying 算法埋凯,簡單說來就是直接把活著的對象復制到另一個地方。Young 區(qū)內部又分成了三塊區(qū)域:Eden 區(qū) , From 區(qū) , To 區(qū)扫尖。每次執(zhí)行 Copying 算法時白对,即將存活的對象從 Eden 區(qū)和 From 區(qū)復制到 To 區(qū),然后交換 From 區(qū)和 To 區(qū)的名字(即 From 區(qū)變成 To 區(qū)换怖,To 區(qū)變成 From 區(qū))甩恼。

Old 區(qū)的對象因為都是存活下來的老司機了,所以如果用 Copying 算法的話沉颂,很可能 90% 的對象都得復制一遍了条摸,不劃算啊铸屉!所以 Old 區(qū)的回收算法叫 Mark-Sweep 算法钉蒲。簡單來說,就是只是把不用的對象先標記(Mark)出來彻坛,然后回收(Sweep)顷啼,活著的對象就不動它了。因為大部分對象都活著小压,所以回收下來的對象并不多线梗。但是這個算法會有一個問題:它會產生內存碎片椰于,所以它一般還會帶有整理內存碎片的邏輯怠益,在算法中叫做 Compact。如何整理呢瘾婿?早年用過 Windows 的硬盤碎片整理程序的朋友可能能理解蜻牢,其實就是把對象插到這些空的位置里。這里面還涉及很多優(yōu)化的細節(jié)偏陪,我就不一一展開了抢呆。

講完主要的算法,接下來 GC 需要解決的問題就只剩下如何找出需要回收的垃圾對象了笛谦。為了避免 ARC 解決不了的循環(huán)引用問題抱虐,GC 引入了一個叫做「可達性」的概念,應用這個概念饥脑,即使是有循環(huán)引用的垃圾對象恳邀,也可以被回收掉。下面就給大家介紹一下這個概念灶轰。

當 GC 工作時谣沸,GC 認為當前的一些對象是有效的,這些對象包括:全局變量笋颤,棧里面的變量等乳附,然后 GC 從這些變量出發(fā),去標記這些變量「可達」的其它變量,這個標記是一個遞歸的過程赋除,最后就像從樹根的內存對象開始阱缓,把所有的樹枝和樹葉都記成可達的了。那除了這些「可達」的變量举农,別的變量就都需要被回收了茬祷。

聽起來很牛逼對不對?那為什么蘋果不用呢并蝗?實際上蘋果在 OS X 10.5 的時候還真用了祭犯,不過在 10.7 的時候把 GC 換成了 ARC。那么滚停,GC 有什么問題讓蘋果不能忍沃粗,這就是:垃圾回收的時候,整個程序需要暫停键畴,英文把這個過程叫做:Stop the World最盅。所以說,你知道 Android 手機有時候為什么會卡吧起惕,GC 就相當于春運的最后一天返城高峰涡贱。當所有的對象都需要一起回收時,那種體驗肯定是當時還在世的喬布斯忍受不了的惹想。

看看下面這幅漫畫问词,真實地展現(xiàn)出 GC 最尷尬的情況(漫畫中提到的 Full GC,就是指執(zhí)行 Old 區(qū)的內存回收):

圖片發(fā)自簡書App



答案

ARC 相對于 GC 的優(yōu)點:

ARC 工作在編譯期嘀粱,在運行時沒有額外開銷激挪。

ARC 的內存回收是平穩(wěn)進行的,對象不被使用時會立即被回收锋叨。而 GC 的內存回收是一陣一陣的垄分,回收時需要暫停程序,會有一定的卡頓娃磺。

ARC 相對于 GC 的缺點:

GC 真的是太簡單了薄湿,基本上完全不用處理內存管理問題,而 ARC 還是需要處理類似循環(huán)引用這種內存管理問題偷卧。

GC 一類的語言相對來說學習起來更簡單豺瘤。

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