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一、GC 说明

1. GC 定义

• GC（Garbage Collection）：垃圾回收，指识别并释放内存中不再使用的对象，回收内存空间

• 核心目标：自动管理内存，避免内存泄漏和内存溢出

2. GC核心算法分类

• 引用计数（Reference Counting）

• 对象追踪（Tracing GC）

二、GC 算法

1. 引用计数算法

原理：

class ObjectReference {
  private refCount: number = 0;
  
  // 增加引用计数
  addReference(): void {
    this.refCount++;
  }
  
  // 减少引用计数
  removeReference(): void {
    this.refCount--;
    if (this.refCount === 0) {
      this.cleanup(); // 引用为0时清理对象
    }
  }
  
  private cleanup(): void {
    // 释放对象资源
  }
}

优点：

• 设计简单，易于实现

• 及时回收，无STW（Stop The World）暂停

缺点：

• 性能开销：每次对象操作都需要更新计数

• 循环引用问题：导致内存无法回收

循环引用示例：

class TreeNode {
  children: TreeNode[] = [];
  parent: TreeNode | null = null;
  
  addChild(child: TreeNode): void {
    this.children.push(child);
    child.parent = this;  // 形成循环引用
  }
}

function createCircularReference(): void {
  const nodeA = new TreeNode();
  const nodeB = new TreeNode();
  
  nodeA.addChild(nodeB);  // 循环引用：nodeA ↔ nodeB
  // 即使函数结束，nodeA和nodeB也无法被回收
}

2. 对象追踪算法（Tracing GC）

概念：

• 根对象（Root Objects）：栈内对象、全局对象等一定存活的对象

• 可达性分析：从根对象开始遍历引用链，标记所有可达对象

• 垃圾识别：不可达对象即为垃圾

三种基本算法：

（1）标记-清扫回收（Mark-Sweep）

流程：

1. 标记阶段：遍历对象图，标记所有可达对象

2. 清扫阶段：回收未标记的对象内存

特点：

• 优点：不移动对象，效率较高

• 缺点：产生内存碎片

（2）标记-复制回收（Mark-Copy）

流程：

1. 将内存分为两个相等区域：From空间和To空间

2. 将From空间的可达对象复制到To空间

3. 清空整个From空间

特点：

• 优点：无内存碎片，一次遍历完成

• 缺点：空间利用率只有50%

（3）标记-整理回收（Mark-Compact）

流程：

1. 标记所有可达对象

2. 将可达对象移动到内存一端

3. 清理剩余空间

特点：

• 优点：无内存碎片，空间利用率高

• 缺点：性能开销较大

三、ArkTS HPP GC

1. 分代模型

内存区域划分：

Heap 内存结构：
├── 年轻代（Young Space）
│   ├── From 空间
│   └── To 空间
├── 老年代（Old Space）
├── 大对象空间（HugeObjectSpace）
├── 只读空间（ReadOnlySpace）
├── 不可移动空间（NonMovableSpace）
├── 快照空间（SnapshotSpace）
└── 机器码空间（MachineCodeSpace）

对象生命周期：

1. 新对象 → 分配到年轻代From空间

2. 第一次GC后存活 → 移动到To空间

3. 再次GC后存活 → 晋升到老年代

2. 混合算法策略

年轻代回收：部分复制

• 使用标记-复制算法

• 适合短生命周期对象

• 回收频繁但快速

老年代回收：部分整理 + 部分清扫

• 启发式CSet选择算法：

  • 统计每个区域的存活对象大小

  • 优先选择存活率低的区域进行整理回收

  • 对剩余区域进行清扫回收

存活率计算：存活率 = 存活对象大小 / 区域大小

3. 流程优化

• 并发标记：使用线程池并行执行标记任务

• 并行清扫：多线程同时进行内存清扫

• 并行复制/整理：并发执行对象移动

• 并发清理：异步清理内存空间

四、Heap 结构配置参数

1. 堆大小相关参数

参数名	范围	作用
HeapSize	448MB	主线程默认堆空间总大小
SemiSpaceSize	2MB-16MB	年轻代空间大小
NonmovableSpaceSize	2MB-64MB	不可移动空间大小
SnapshotSpaceSize	512KB-4MB	快照空间大小
MachineCodeSpaceSize	2MB-8MB	机器码空间大小

2. Worker线程堆配置

• HeapSize: 768MB（Worker类型线程堆空间大小）

3. 并发参数

• gcThreadNum: 7（GC线程数量，可配置）

• MIN_TASKPOOL_THREAD_NUM: 3（线程池最小线程数）

• MAX_TASKPOOL_THREAD_NUM: 7（线程池最大线程数）

五、GC 流程类型

1. Young GC（年轻代GC）

• 触发机制：年轻代分配达到2MB-16MB阈值

• 场景：前台应用场景

• 特点：快速回收，主要处理新分配对象

• 日志关键词：[HPP YoungGC]

2. Old GC（老年代GC）

• 触发机制：老年代占用20MB-300MB（动态调整）

• 场景：前台应用场景

• 特点：耗时较长（5ms-10ms），全量标记

• 日志关键词：[HPP OldGC]

3. Full GC（完整GC）

• 触发机制：应用切换到后台、内存快照、主动调用等

• 场景：后台场景，性能不敏感

• 特点：最大限度回收内存，全量压缩

• 日志关键词：[CompressGC]

六、GC 触发策略

1. 空间阈值触发

• 函数：AllocateYoungOrHugeObject等分配函数

• 条件：对象申请空间达到预设阈值

• 日志标识：GCReason::ALLOCATION_LIMIT

2. Native绑定大小触发

• 函数：GlobalNativeSizeLargerThanLimit

• 条件：Native绑定内存达到限制

3. 后台切换触发

• 函数：ChangeGCParams

• 条件：应用切换到后台状态

• 日志标识：GCReason::SWITCH_BACKGROUND

七、SharedHeap（共享堆）

1. 结构组成

• SharedOldSpace：共享老年代空间

• SharedHugeObjectSpace：共享大对象空间

• SharedReadOnlySpace：共享只读空间

• SharedNonMovableSpace：共享不可移动空间

2. 设计目的

• 线程间共享对象，提高效率

• 节省内存，提高对象存活率

• 去除SemiSpace类型

八、总结

GC 特点：

1. 基于对象追踪：避免循环引用问题

2. 分代收集：针对不同生命周期对象优化

3. 混合算法：结合复制、整理、清扫优势

4. 并发并行：减少STW时间，提升性能

5. 智能触发：Smart GC保护敏感场景性能

6. 共享堆：优化多线程内存使用

优化：

• 年轻代使用复制算法，快速回收短命对象

• 老年代使用启发式选择，优先处理低存活率区域

• 并发执行GC任务，最小化主线程阻塞

• 智能调整阈值，适应不同应用场景