引用计数法

引用计数法是在mutator(应用程序)的启动过程中通过增减计数器的值来进行内存管理

涉及到new_obj和update_ptr函数

//在mutator生成新的对象的时候会调用new_obj函数
new obj(size){
       obj = pickup_chunk(size,$free_list)
       if(obj == NULL)
          allocation_fail()   //pickup_chunk返回NULL的时候，分配就失败了，也就是没有大小合适的分块了
       else
          obj.ref_count = 1  //ref_count是obj的计数器
      return obj
}

update_ptr(ptr,obj){
     inc_ref_cnt(obj)   //对指针新引用的对象obj的计数器进行增量操作
     dec_ref_cnt(*ptr) //对ptr之前引用的对象obj计数器进行减量操作
     *ptr = obj
}

为什么先执行inc_ref_cnt(obj)的操作，在进行dec的操作呢 ？这是为了处理*ptr和obj是统一对象的情况，如果先执行dec操作的话，*ptr的值的值就可能变为0而被回收，再执行inc时对象就已经不存在了，会引发重大的bug

优点：

1）可即刻回收垃圾，每个对象都知道自己的被引用数ref_count，当ref_count为0时，对象就会把自己作为空闲空间连接到空闲链表，也就是，在对象变成垃圾的同时就会被回收，而其它的GC算法只有当分块用尽GC开始执行时，才会知道哪个是垃圾，也就是GC之前会有一部分内存被垃圾占用

2）最大暂停时间短，每次通过指向mutator生成垃圾时，这部分垃圾都会被回收，大幅削减了mutator的最大暂停时间

3）没必要沿指针查找，当我们需要减少沿指针查找的次数是，它就派上用场了

eg：在分布式环境中，如果要沿各个计算节点之间的指针进行查找，成本就会增大，所以要极力减少沿指针查找的次数

缺点 ：

1）计数器的值增减处理繁重每次指针更新时，计数器的值会被更新，所以在频繁更新指针的mutator中，值的增减处理会变得繁重

2）计数器要占很多位，假如32位的机器，就有可能2的32次方个对象同时引用一个对象，所以必须确保各对象的计数器有32位大小，也就是对于所有的对象，必须留有32位的空间，使内存使用大大降低

3）实现复杂，算法本身简单，但实现复杂，比方说，需要把以往写成*ptr = obj 的地方都要重新写成 update_ptr(ptr,obj)因为调用update_ptr的地方很多，重写过程极易出错

4）循环引用无法回收，就是两个对象相互引用的情况 比如两个对象是同一个类的实例，属性相互赋值

### 延迟引用计数法，针对引用计数法的缺点1提出的改进方法

缺点1导致的原因之一是从根的引用变化频繁，因此把根引用的变化不反应在计数器上，这样频繁重写堆中的变量指针时，对象的指针值也不会有变化，但因为引用没有反应到计数器，会导致有的对象仍在活动却被当成垃圾回收掉，于是，采用ZCT(Zero Count Table)，它是一个表，会记录下在dec_ref_count的作用下变为0的对象，暂时保留，修正dec_ref_count函数，适应延迟引用计数法：

dec_ref_count(obj){
   obj.ref_count--
   if(obj.ref_count == 0)  //若zct爆满，先用scan_zct减少$zct中的对象
      if(is_null($znt) == true)
         scan_zct()
      push($zct,obj)  //当obj的引用计数为0时添加到zct
}

修正new_obj函数

new_obj(size){
   obj = pickup_chunk(size,$free_list)
   if(obj == NULL) //若第一次分配失败，意味着空闲链表没有合适的块，
     scan_zct()  //搜索一遍zct
     obj = pickup_chunk(size,$free_list) //再次分配
       if(obj == NULL)   //依然不行
        allocation_fail()  //就分配失败了
     obj.ref_cnt = 1
     return obj
}

来看下scan_zct函数

scan_zct(){
    for(r : $roots)
      (*r).ref_count++ //把所有通过根直接引用的对象的计数器都进行增量，才把根引用反映到计数器上
    for(obj:$zct) //检查与zct相连的对象，若ref_cnt=0，对子对象的计数器减量，并将其回收
      if(obj.ref_cnt == 0)
        remove($zct,obj)
        delete(obj)
   for(r : $roots)
     (*r).ref_cnt--
}

优点：延迟了根引用的计数，将垃圾一并回收，通过延迟，减少了根引用频繁变化导致计数器增减带来的额外负担

缺点：垃圾不能马上回收，失去了引用计数的一大优点：可即刻回收垃圾

2）scan_cnt使最大暂停时间延长，执行scan_cnt的时间与zct的大小成正比，zct大，妨碍mutator的时间就长，若缩减zct，又使得调用scan_cnt的频率增加，压低吞吐量，很显然本末倒置了

### sticky引用计数法：

计数器占一个字的空间或大大的浪费内存，可以减少计数器的位宽，假设为5位，也就是最多引用32-1次，超过31个对象引用计数器就会溢出，但是，引用对象超过31次的对象肯定是活跃对象，不操作，也不会有大的问题（对溢出不处理）

使用GC标记-清除算法管理：

标记阶段：把根直接引用的对象堆到标记栈里，按顺序从标记栈取出对象，对计数器进行增量操作，不过，必须把各对象只标记一次

清除阶段，会搜索整个堆，回收计数器为0的对象

与之前的标记清除算法不同：

1）一开始就把所有对象的计数器的值设置为0

2）不标记对象，而是对对象的计数器进行增减操作

3）为了对计数器增量操作，对活动对象多次搜索

所以，要是把sticky法和GC标记-清除法一起使用，在计数器溢出后程序还是能回收，还可以回收循环垃圾

但是，在标记之前必须重置所有的对象和计数器，且由于查找对象时需要多次查找，耗时更多，吞吐量会降低

### 1位引用计数法

是sticky引用计数法的极端情况，计数器只有1位

它称为标签flag更合适，引用对象为1时，标签为unique，大于1时，为multiple

优点：最不容易出现高速缓存缺失，节省内存消耗

缺点：计数器溢出