lua gc垃圾回收知识记录

一、什么是lua gc

在Lua中，GC是"Garbage Collection"（垃圾回收）的缩写。Lua使用自动内存管理，这意味着程序员不需要显式地分配和释放内存。相反，Lua运行时环境负责跟踪哪些数据对象正在被使用，并自动释放不再使用的对象的内存。这个过程就称为垃圾回收。

Lua的垃圾回收器是自动运行的，并且对于大多数应用程序来说是透明的。但是，程序员仍然可以通过Lua的API或标准库中的一些函数来影响垃圾回收的行为。例如，collectgarbage函数可以用来控制垃圾回收器的行为，包括强制执行垃圾回收，获取垃圾回收器使用的内存量，以及设置垃圾回收器的暂停时间和步进乘数等。

二、lua 5.1 gc原理

Lua 5.1 的垃圾回收（GC）机制基于标记-清除（mark-and-sweep）算法。这种算法是许多现代编程语言中常见的垃圾回收策略。

1. 标记阶段（Marking Phase）：
   • Lua 运行时维护一个“白名单”和一个“灰名单”。白名单包含所有当前活跃的对象（即那些可以直接或间接从根集合访问到的对象），而灰名单则包含那些已经被访问过但其子对象还未被访问的对象。
   • GC 开始时，所有根对象（如全局变量、注册表、线程栈上的对象等）都被放入灰名单。
   • 然后，GC 遍历灰名单中的每个对象，将其标记为已访问（即放入白名单），并将其子对象放入灰名单。这个过程递归进行，直到灰名单为空。
   • 在这个过程中，任何从根集合无法到达的对象都不会被标记，因此它们被视为垃圾。
2. 清除阶段（Sweeping Phase）：
   • 在标记阶段完成后，所有未被标记的对象（即垃圾对象）的内存都会被释放。
   • Lua 还会整理内存，将存活的对象移动到连续的内存区域，以便更有效地利用内存。

Lua 5.1 的 GC 还有一些其他特点：

• 增量收集（Incremental Collection）：为了减少对应用程序性能的影响，Lua 的 GC 可以以增量的方式运行。这意味着 GC 可以在应用程序执行期间多次运行一小部分，而不是一次性运行完整的标记和清除过程。
• 紧急收集（Emergency Collection）：如果 Lua 运行时检测到内存不足，它会触发一次紧急 GC 来回收尽可能多的内存。
• 暂停时间和步进：Lua 的 GC 可以配置为在每次收集时暂停较短的时间，或者每次收集一小部分内存。这有助于在实时系统中平衡内存使用和性能。

  需要注意的是，虽然 Lua 的 GC 机制对于大多数应用程序来说是足够的，但在某些特殊情况下（如处理大量短生命周期对象或进行复杂的内存操作），程序员可能仍然需要仔细管理内存，以避免潜在的性能问题或内存泄漏。此外，使用 ffi 库或进行低级内存操作时，程序员必须特别小心，因为 Lua 的 GC 不会管理这些区域的内存。

  三、性能考虑

  • GC 暂停

           虽然 Lua 的 GC 试图减少对应用程序性能的影响，但在执行完整的 GC 时，它仍然会暂停应用程序的执行。这可能导致可察觉的延迟，特别是在实时系统或高性能应用中。

     

  • 内存碎片
    

         长时间的运行和频繁的 GC 可能导致内存碎片。虽然 Lua 的 GC 会尝试整理内存，但在某些情况下，可能需要手动干预或使用其他内存管理策略

  • 弱引用的使用

          弱表提供了一种机制来创建非强引用关系，这有助于减少不必要的内存占用。然而，过度使用弱引用可能会导致 GC 的负担增加，因为每次 GC 运行时都需要检查弱表中的键值对。因此，在使用弱表时需要权衡其带来的便利性和潜在的性能开销。