垃圾收集器的必備基礎

Contents

這門課程教你關於自動記憶體管理的技術

從這 2.5 小時的課程，你會學到

電腦程式自動記憶體管理背後的演算法和資料結構
記憶體管理歷史: 靜態，堆疊，Heap allocations
虛擬記憶體和記憶體佈局
追蹤與直接收集器的比較
語義( Semantic )與語法( Syntactic )垃圾的比較
Mark-Sweep 收集器
Mark-Compact 收集器
參考計數收集器
複製收集器
Generational 收集器
平行的、增量的、併發( Concurrent )的收集器
三色抽象化( Tri-color abstraction )與標記
垃圾收集器的障礙

要求

基本的資料結構和演算法(樹、圖、連結串列等)
關於電腦記憶體的基本知識(位元組、位址、指標)

課程說明

垃圾收集器的必備基礎

記憶體洩漏( Memory leaks ) 和迷途指標( dangling pointers )是手動記憶體管理的主要問題。你在連結串列中刪除了父節點，卻忘了先刪除它的所有子節點ーー你的記憶體正在洩漏。你以正確的順序刪除一個物件鏈ー但是突然你的程式崩潰了，因此你忘記了這個資源的第二個所有者，這個資源現在試圖取消參考( dereference ) 一個空指標( null-pointer )。

為了避免這些問題，大多數現代高階程式語言實現了自動記憶體管理。你可以手動分配物件的記憶體，但是不必擔心它們的釋放: 一個特殊的程式，垃圾收集器，知道如何正確地自動釋放物件，並回收它們以供將來重複使用。

在“垃圾收集器必備基礎”課程中，我們學習了與自動記憶體管理相關的所有不同的技術和演算法，這些技術和演算法現在已經在實踐中得到了應用。

這門課是給誰上的？

首先，針對編譯器工程師。

在實現程式語言時，很有可能需要實現一個垃圾收集器。即使最初定位為“記憶體安全”的語言，如 Rust，最終也實現了自動參考計數(ARC)和其它收集器。

重申一下: 在大多數現代高階程式語言中，垃圾收集器模組(或多個 GC 模組，比如 Java)現在基本上是必需的。

如果實現程式語言不是我每天的工作？

如果你不是一個編譯器工程師，那麼這個課程對你來說仍然是有趣的。總的來說，實現垃圾收集器或記憶體管理器是一項相當高階的工程任務。這是一個簡單的技巧: 你參與一些複雜的專案(如垃圾收集器、編譯器、直譯器等) ，在構建它時，你將學習所有不同的資料結構和演算法。然後回到“每日程式設計” ，得到能力上的提升以成為一個更好的工程師，掌握了複雜系統的可轉移通用知識。

這個專案我需要熟悉 C 還是 C++ ？

也不盡然！當然，C 和 C++ 可能是最適合原始記憶體操作的語言，並且在這裡非常適合，但是在課程中我們學習通用設計演算法，主要關注垃圾收集器和記憶體分配器的理論方面。這意味著你可以用任何你想要的語言來實現它們。例如，你可以在 JavaScript 中為一個虛擬 Heap 分配一個 ArrayBuffer，或者類似的在 Python、 Rust 等中分配一個 bytearray。

本課程中的大多數演算法都是用泛型虛擬碼( generic pseudo-code )描述的，因此你可以將它們移植到任何語言中。

這門課的具體內容是什麼？

這些講座的主要內容是: