Lua GC 之 Generational

lua在5.2版本为我们带来了分代GC（分代GC的优点，自己查编译原理去），默认不开启的，默认使用的还是增量GC。

简单描述下lua的分代GC：分代（非增量），而且也只分两代，并不是我们大家常听说的三代。为什么只分两代呢，原因很简单，它只是巧妙的利用了目前已经实现的增量GC机制。

它与 增量GC 的最大差别在于，增量GC 的 sweep 阶段会处理整个链表的对象，并标记为 currrent white （或者称为 翻转白色），而 分代GC 仅仅只处理链表前端的新对象，并标记为old。

 

  基础：lua的对象链表为单向链表，新对象插入链表最前面；对象从创建时就插入 allgc，GC运行时，对象也会被放入 gray、grayagain。（为了简化，这里不考虑弱表 weak table、可析构对象 finalizer 的处理）

  1 新GC周期开始，lua对象链上所有对象都是标记为 old 的对象；

虚拟机运行阶段：

  2 有新对象创建，插入对象链的最前端。

  3 如果新对象被 old 对象所引用，Write Barrier 自动将此新对象插入 gray 链——unscan list（如果old对象是容器——table，则将 old 对象放入grayagain 链——rescan list）

2、3步骤反复执行直至满足触发条件，虚拟机停止，GC开始工作

GC运行阶段：

  4 遍历 gray 链，作标记工作（propagate）

  5 遍历 grayagain 链，作标记工作（propagate）

至此GC的 propagate 阶段完成

  6 清扫新对象链中新对象（从 allgc 链开始，至第一个标记为 old 对象止）：释放的不可达对象内存；可达对象标记为 old

GC工作结束。流程又从1开始

 

下表为 global_State 中 GC 相关的变量

/*
** `global state', shared by all threads of this state
*/
typedef struct global_State {
//新分配对象颜色
  lu_byte currentwhite;
//GC对象链
  GCObject *allgc;  /* list of all collectable objects */
// 待扫描对象链 unscan list
  GCObject *gray;  /* list of gray objects */
// 需再次扫描对象链 rescan list
  GCObject *grayagain;  /* list of objects to be traversed atomically */
 //控制参数
  int gcpause;  /* size of pause between successive GCs */
  int gcmajorinc;  /* how much to wait for a major GC (only in gen. mode) */
  int gcstepmul;  /* GC `granularity' */

} global_State;

 

分代GC 可以参考lua邮件讨论 Generational GC (was Re: A review of changes between 5.1 and 5.2-work3)

如果对 lua 5.1 的GC的实现细节感兴趣，可以参考云风针对 lua 5.1.4 的 Lua GC 的源码剖析