自动垃圾回收学习笔记-我们为什么需要自动垃圾回收

现代的虚拟运行时平台基本上都提供了垃圾回收的机制，其实垃圾回收是一个非常古老的技术，可以追溯到Lisp。

那么为什么要使用垃圾回收呢？这个要和显式的内存分配和释放相比较。我们或多或少的接触过或学习过这样的代码：

struct Node{
    ElementType Element;
    Node* Next;
}

Node* node = malloc(sizeof(Node));

//do something

free(node);

这里的malloc和free就是程序员显式的从堆上分配内存和释放不再使用的内存，将其归还给堆。这种让程序员控制内存的分配和释放有很大的灵活性，如果操作得当也非常高效。对于我上面写的这段代码我们都能很正确的写出分配和释放的代码。但是当项目越来越大，这种靠程序员自己分配和释放的机制就会带来一些问题，最典型的有下面两个：

1 我malloc了，但是忘记调用free。

这就是著名的内存泄露（memory leak）。表现的形式就是程序运行一段时间后所占的内存居高不下，只升不降。因为我们总是一味的去分配，而没有释放，甚至会出现out of memory错误。特别是对于那些长时间运行的应用（比如服务器端程序），内存泄露是致命的。可能有人要问，是你malloc的，你怎么就忘记free了呢？如果代码就寥寥数行，确实不容易出现这种问题，但是试想这样的情况：你在一个函数里使用malloc分配了一段内存，然后将指针作为返回参数返回给函数调用者，这个时候就很有可能忘记free了。

2 我已经free了，但是疏忽了，我还是使用了

这就是所谓的悬挂指针（hang pointer）。表现形式就是程序运行不稳定。有可能还得出错误的结果。

实际上最大的问题是，这两种错误都很难诊断。对于一般的bug，我们可以分析源代码，调试等手段很容易的得出。而这两种类型的bug，不仅需要借助一些专用的工具，还必须有耐心，就像守株待兔一样耐心的等待bug的出现。可想而知，那样的效率是如何低下。

为了将程序开发人员从这样的噩梦中拯救出来，现代的运行时都提供了各种各样的自动垃圾回收机制。

在具备自动垃圾回收机制的平台里，应用开发人员只管创建对象，垃圾回收器会帮你照料这些对象。垃圾回收器通过巧妙设计的算法发现那些不再被使用的对象（垃圾），然后将它们回收。

那么，既然垃圾回收机制如此美妙，而自己管理内存又有这么多问题，那是不是所有的编程平台都应该提供这种机制呢。

计算机里充斥着大量类似的权衡问题。很多机制都是一把双刃剑，我们需要知道它所适用的场景，而不应该发现它的好处就把它当做神灵。

由于内存资源并不是无限的，在程序运行过程中肯定会触发多次的垃圾回收。垃圾回收与应用程序一起（有可能是同时并行的运行）运行，肯定也要占用一定的系统资源。而且垃圾收集器线程工作时，基于某些原因还要停止当前应用程序中所有线程的执行（运行托管代码的线程），让垃圾收集器的线程干完事儿后再继续执行，这对于一些对实时性很高的应用来说是不能忍受的。

垃圾回收器所采用的策略也多种多样，比如对于.NET的有Workstation的，有Server的。对于Workstation又有Without concurrent和Concurrent的（在.NET 4.0中，已经被Backgourd所替代）。每种策略都有自己的特点，对某一方面有利，对另一方面则弱一些，所以要根据自己应用的特点选取合适的垃圾回收策略（这方面Java的可控性更高一些，可以调整很多参数进行优化）。