blink GC 的设计

blink GC 的设计

由于最近再给自己的项目设计自动管理内存的方法，RC和GC都在考虑范围之内，但是我看到一些大项目像Chromium和UE4里都是采用的GC，所以想看一看有没有什么可以参考的地方，有关资料不算多，搬一篇过来

线程设计

1. 一个线程触发GC， 则称这个线程为GCing线程 (很有可能是主线程，因为主线程分配最多的资源)
2. GCing线程等待其他的线程进入安全点。安全点是指线程不改变Olipan堆中对象关系结构。通常线程都会停在安全点，但是也不一定需要停止。例如 线程不改变对象图，就可以在安全点执行同步IO，这也是到达了安全点。安全点应该在许多地方都有，因为当GCing线程要求其他的线程进入安全点时，其他的线程能够快速的进入安全点。
3. 当线程进入安全点时，GCing线程进入标记阶段。GCing 线程通过每个对象上的 trace() 方法从根集合触发标记所有能标记的对象。这意味着其他线程拥有的对象同样会被标记。因为其他线程都进入了安全点，所以不会引入线程之间的竞争。
4. 当标记完成以后，GCing线程将其他线程恢复到执行阶段。每个线程开始一个清除阶段，负责销毁该线程已分配的对象。这样，可以确保在分配对象的线程上破坏对象，扫描由每个线程延迟完成。线程不是一口气完成扫描阶段，而是按照分配的增量递增地扫描对象。这样有助于将较长的扫描阶段的暂停时间分配为小块。

步骤2和3是被称为GC暂停时间。暂停时间与标记阶段中标记的对象数量成正比，这意味着它与活动对象的数量成正比。

如果GCing线程在一定时间内未能停止所有其他线程，它将放弃触发GC。避免引入不可接受的长暂停时间。

GCing线程必须停止所有其他线程并不太好。例如，由于主线程上发生大量分配而导致工作线程必须参与GC。

保守GC 和 精准GC

Oilpan有两种GC。

当所有线程在事件循环结束时在安全点停止时，触发精准GC。此时，可以确保没有指向Oilpan堆的堆栈指针。因此，Oilpan运行精准GC。精准GC的根集是持久句柄。

否则，将触发保守GC。在这种情况下，GC扫描线程的本机堆栈（在事件循环结束时不会在安全点停止线程），并将通过本机堆栈发现的指针推入根集合中。

保守GC比精确GC昂贵，因为保守GC需要扫描本地堆栈。因此，Oilpan会尽最大努力在事件循环结束时触发GC。特别是，Oilpan会尽力在空闲任务中触发GC。

标记阶段

1. GCing线程通过调用在每个对象上定义的trace（）方法来标记从根集合中可以访问的所有对象。
2. GCing线程清除所有不重要的WeakMembers

为了防止在释放后使用资源的事情发生,确保Olipan不误追踪对象图里的边很重要。这意味着除堆栈指针外的所有指针都必须用Oilpan的handle包装。指向堆上对象的原始指针存在创建Oilpan无法理解的边并造成风险。除非确定目标对象可以通过其他方式保持活动，否则不应使用指向堆上对象的原始指针（本机堆栈上的原始指针除外）。

清除阶段

清除阶段并行执行

1. 线程首先清除所有的non-trivial WeakMembers. non-trivial WeakMembers 指手工弱处理，以及嵌入HeadHashMap.在标记阶段不运行non-trivial WeakMembers 的原因是因为清除它会调用析构函数。析构函数必须在同样的线程中进行析构
2. 线程陷入预终结器，在这个阶段没有析构函数会被调用。因此预终结器可以访问堆上的对象
3. 线程调用标记为急切完成的死对象的析构函数。有关热切完成的对象的更多详细信息，请参见以下注释。
4. 该线程恢复用户代码的执行。
5. 当用户代码逐渐分配新对象，惰性扫描逐渐增加其余死对象的析构函数。

无法保证析构函数的调用顺序。这就是为什么析构函数不得触碰任何其他堆上对象（这些对象可能已经被破坏）的原因。如果某些析构函数不可避免地需要触碰其他堆上对象，则需要使用预终结器。允许预终结器触碰其他堆上对象。

在所有析构函数运行之前，恢复器将恢复运行。例如，假设X是Y的客户，而Y持有客户列表的情况。如果您依赖X的析构函数从列表中删除X，则Y可能会迭代列表并调用X的某些方法，该方法可能会接触其他堆上对象。这将导致无用后使用。需要确保在用户代码以不依赖X的析构函数的方式继续执行之前，将X明确从列表中删除。

无论哪种方式，最重要的是不能保证析构函数的运行时间。不应对顺序和时间做任何假设。 （通常，在析构函数中执行复杂的操作很危险。）

注意（以下是只有在有异常的销毁要求时才需要的功能）：

• 弱处理仅在WeakMember所持有的对象超过指向的对象时运行。如果持有者对象和指向对象同时死亡，则弱处理不会运行。假设弱处理总是运行，那么编写代码是错误的。
• 预终结器很繁琐，因为线程需要在每个扫描阶段扫描所有预终结器，以确定要调用哪些预终结器（线程需要调用死对象的预终结器）。应该避免将预整理器添加到频繁创建的对象中。
• 确保最终确定的对象在用户代码恢复执行之前被破坏。这意味着，允许将热切完成的对象的析构函数接触其他未热切完成的对象，而不允许其接触其他热切完成的对象。这个概念对某些对象很有用，但很讨厌。我们计划用预先修饰器替换最容易完成的对象。
• 在一个微妙的情况下，在线程完成惰性扫描之前触发了下一个GC。在这种情况下，尚未扫描的对象将标记为已死，然后下一个GC启动。标记为死的对象将在下一个GC的扫描阶段中被清除。这意味着您不能假定某些两个对象在同一GC周期中被破坏。

堆结构

每个线程都有其专用的堆，因此线程可以分配对象而无需获取锁。例如，在线程1上分配的对象与在线程2上分配的对象将进入不同的堆。

此外，每个线程都提供了多个阶段，可以按对象的类型对对象进行分组，从而提高了局部性。例如，在线程1上分配的Node对象与在线程1上分配的CSSValue对象进入不同的堆