垃圾回收教學
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垃圾回收教學 |
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在 C 和 C++ 等語言中，我們在執行階段建立的物件（例如使用 malloc() 或 new），必須特別刪除。記憶體外洩是指物件已配置，但遺失且從未釋放的結果。我們可以撰寫記憶體追蹤系統，為我們配置記憶體，並在不再需要時通知我們。有些語言有內建這個功能，例如 Lua。
追蹤哪些記憶體物件不再需要的方式有很多。只要沒有任何應用程式變數參照某個物件，就表示該物件為不可到達。不再可被到達的物件會變成可刪除物件，為自動清除或垃圾回收的候選者。
以下範例中，我們建立了一些 Lua 物件，並將它們指定給變數。如果我們為變數指定其他值，而且沒有其他變數參照先前的物件，則這些物件會變成不可到達。若沒有垃圾回收，就會造成記憶體外洩。例如：
> t = { this="table"; 1,2,3 } -- construct a table and assign it to "t"
> t = nil -- set "t" to nil and the table becomes unreachable
>
> s = "a string" -- create string variable
> s = "another string" -- when set to another value the old value becomes unreachable
有多種不同類型的收集器，而且有許多與垃圾回收相關的術語 [1]。其中一種最簡單的回收演算法是參考計數。在此方法中，我們只在每個配置的物件中保留一個計數，計算參照（或使用）該物件的物件數量。如果參照另一個物件的物件數量降為零，該物件便會變為不可到達（且未使用），而且可以釋放。這種方法的複雜之處在於循環參照，A 物件參照 B 物件，而 B 物件參照 A 物件。只要其他物件參照 A 物件和/或 B 物件，這種情形並無不妥，但當它們不再參照時，A 物件和 B 物件將形成一個孤立區域。現在，它們是一組不可到達的物件，而且因為循環參照而彼此永久存在。除非擴充參考計數收集演算法，否則這個孤立區域永遠無法釋放。例如：
> a = {}
> b = {}
> a['other'] = b
> b['other'] = a -- now we have a cyclic reference
> a,b = nil,nil -- oh dear, we don't have a reference to the 2 tables now
> -- there are two tables which are unreachable
若要從上述演算法中清除孤立區域，我們可以遍歷系統中的所有變數，並查看它們參照哪些物件。如果變數發現某些物件不可到達，則我們可以對其執行垃圾回收。這種演算法稱為標記與清除，亦即我們標記所有可到達的物件，並清除剩下的物件。Lua 專門使用標記與清除垃圾回收演算法。這種方法的優點是不必計算物件的參照數目，也就不會有循環參照的問題。缺點是，處理此演算法需要時間，而且在即時應用程式中可能會產生問題。
注意：如果我們將標記與清除回收演算法的處理分布開來，使其不再一次執行完畢，對於主機系統而言，這個處理程序便會更透明。這稱為增量垃圾回收。Lua 版本 5.1 已針對這個變更進行修改。
Lua 提供一些函式用於控制及查詢垃圾回收的狀態。在 CoreFunctionsTutorial 中有更詳細的資訊。
collectgarbage(opt [, arg]) [2] 是一個垃圾回收器的介面。
參閱參考手冊 [3] 的第 2.10 章節。
Wiki 中的其他頁面更詳細地介紹了 Lua 中的垃圾回收機制。建議閱讀以下文章