引用计数 vs. GC

内存管理问题

内存管理是编程过程当中的一个经典问题，早期在 C 语言时代，几乎都靠 malloc/free 手动管理内存。随着各个平台的发展，到如今被普遍采用的主要有两个方法：

• 引用计数 (ARC，Automatic Reference Counting)

• GC (Garbage Collection)

管理方法 ARC/GC

由于 Java 的流行，GC 被普遍的认知。GC 简单的说是按期查找再也不使用的对象，释放对象占用的内存。

基于 GC，申请的对象不须要手动释放，只须要确认对象在再也不须要时，再也不被其余对象引用。

引用计数早期主要用于底层系统，好比文件系统的 inode 管理，后来 C++ 的 boost 库实现了一套完整的 ARC，目前流行的系统还有 Objective C 也是采用的 ARC。

ARC 的特色是，一个对象被引用时，引用计数增长 1，引用对象释放时，引用计数减小 1，若是引用计数为 0，释放对象。

比较

由于 ARC 和 GC 的不一样策略，对编程几个方面的影响以下。

性能

GC 须要一套额外的系统跟踪分配的内存，分析哪些内存须要释放，相对来讲就须要更多的计算。这也是为何对性能敏感的场景不采用 GC 的缘由，好比，高性能的服务端程序，资源有限的嵌入式设备（iOS 就没有采用 GC）。

ARC 由开发者本身来管理资源在何时释放，不须要额外的资源，因此性能没有损失。

延迟

GC 回收内存时，须要彻底暂停当前程序，这会给程序带来难以预测的一个延迟期。若是须要回收的资源不少，这个延迟可能会很是大。

ARC 在资源引用为 0 时当即释放，没有不可预测的延迟。

编程难度

不难看出，GC 在性能、延迟等方面有明显的缺点，为何 GC 还会被普遍采用呢？

GC 带来的最大好处是不须要开发者手动管理内存分配，这大大下降了编程难度，同时能够大幅减小跟内存管理相关的 Bug：

• 悬空指针。指针指向的内存被其余代码释放

• 重复释放内存

• 内存泄漏。申请的内存没释放

不过使用 GC 并不表明能够彻底不用理解内存管理，若是对象的引用关系跟想象的不一致，GC 也会有内存泄漏的问题。

咱们以前理解的内存泄漏 是指一个分配的内存没有被释放形成的。而 GC 平台下的内存泄漏是指对象有引用而开发者不知道，好比：

ObjectA -> ObjectB

ObjectB 使用完后，咱们没有及时把 ObjectA 引用 ObjectB 的指针设置为 NULL，这时， ObjectB 不会被 GC 回收。

• 对比表格

	时机	性能	延迟	编程难度
ARC	引用计数为 0 立刻回收	快	小	较大
GC	定时扫描清理	慢	大	较小

怎么选择 ARC or GC

开发一个项目时，采用什么样的平台，跟实际面对的场景有很大关系，没有一个技术是用来解决全部问题的。

通常来讲，对延迟和性能不敏感的系统，能够考虑带 GC 的平台，好比 Java、Go 等来开发，一般能够提升开发效率。

若是须要对系统的性能有良好的控制，或者平台的资源有限，ARC 是更好的选择。好比操做系统、数据库等选择 C 或者 C++。好比 iOS 的 Object C 就是采用 ARC，实际来看比使用 Java (GC) 的 Android 平台的表现要好太多。

可是 ARC 平台通常对开发者要求要更高。

最近出现的新语言 Rust 采用的是 ARC，可是 Rust 会在代码编译阶段对内存、指针的使用作严格的分析和检查，确保程序没有内存管理问题。至关于把 GC 的一部分工做移到编译阶段，这样程序的运行性能几乎没有损失，同时又大大减小内存管理相关的 Bug。

个人观察从 C++11 正式吸纳 boost 的 smart pointer 后，C++ 在内存管理方面比以前有极大的提高，若是严格的按照 smart pointer 的规范，一样能够减小内存管理的风险。Rust 就有点像一个严格的 C++11 编译系统。

支持 GC 的平台里面有一个特殊的，就是 Erlang。Erlang 的 GC 是进程级别的(Erlang 的轻量级进程），意味着 GC 发生时，只暂停当前进程，其余进程不受影响。另外，Erlang 程序每每会运行海量的进程，至关于把 GC 分散开了，因此 Erlang 的 GC 通常不会产生明显的延迟。

了解这些细节，在面对具体问题时，能帮你作出正确的选择。

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做者：张虎

weibo: @Tiger_张虎， 云巴 (yunba.io) 创始人，yunba.io 云端实时消息服务。 JPush 创始人，原CTO。 Oracle VM 创始团队成员。