【内存】- 垃圾回收与内存泄露

自动内存回收

自动内存回收（GC）的核心在于判断对象是否“不可达”（即无法再被访问），从而确定其是否可以被回收。不同编程语言和运行时环境的实现细节可能不同，但核心思想是通过可达性分析来判断对象的存活状态。常见的带有自动内存回收的语言有C#，JavaScript，Lua等。

常见的内存泄露

C++

常见内存泄漏原因

忘记释放内存：

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int* ptr = new int(10); // 分配内存
// ... 使用ptr ...
// 忘记调用 delete ptr;

指针赋值错误：

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int* ptr1 = new int(10);
int* ptr2 = ptr1; // ptr2 持有同一块内存
delete ptr1;      // 仅释放 ptr1，ptr2 仍指向已释放内存

异常安全问题：

void func() {
    int* ptr = new int(10);
    if (some_condition()) throw std::runtime_error("Error");
    delete ptr; // 如果抛出异常，delete 未执行
}

如何避免

使用智能指针：

1 2	auto ptr = std::make_unique<int>(10); // 自动释放内存 auto shared = std::make_shared<MyClass>(); // 共享所有权

RAII 技术：
（没用过，需要学习下）
避免混用裸指针和智能指针：
- 尽量用 std::unique_ptr 替代 new/delete。
- 避免手动管理内存，除非必要。

内存优化方案

内存池：
- 对小对象（如 64 字节）预分配连续内存，减少碎片。
- 使用 Boost.Pool 或 tcmalloc。
减少动态分配：
- 优先使用栈分配或 std::array。
- 对频繁分配/释放的对象使用对象池。

C#

常见内存泄漏原因

事件订阅未取消：

public class A {
    public event Action MyEvent;
}
public class B {
    public B(A a) {
        a.MyEvent += OnMyEvent; // 未取消订阅
    }
    private void OnMyEvent() { /* ... */ }
}

静态字段或集合未清理：

1	public static List<object> Cache = new List<object>(); // 无限增长

非托管资源未释放：

public class MyResource : IDisposable {
    public void Dispose() { /* 释放非托管资源 */ }
}
// 忘记调用 Dispose()

闭包捕获外部变量：

public class Worker {
    private readonly Timer _timer;
    public Worker() {
        _timer = new Timer(state => { /* 捕获 this */ }, null, 0, 1000);
    }
}

如何避免

使用 IDisposable 和 using：

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using (var resource = new MyResource()) {
    // 自动调用 Dispose()
}

取消事件订阅：

1	a.MyEvent -= OnMyEvent; // 在对象销毁时解绑

弱引用（WeakReference）：
- 对缓存或临时数据使用 WeakReference，避免强引用导致泄漏。
避免静态集合长期持有引用：
- 对缓存设置过期策略（如 MemoryCache 的 AbsoluteExpiration）。

内存优化方案

减少对象创建：
- 使用结构体（struct）代替类（class）存储栈数据。
- 对频繁创建的对象使用对象池（ObjectPool<T>）。

JavaScript

常见内存泄漏原因

全局变量未清理：

1	var globalVar = new Array(1000000).fill("leak"); // 占用大量内存

未清除的定时器/事件监听器：

1 2	setInterval(() => { /* ... */ }, 1000); // 未调用 clearInterval document.getElementById("btn").addEventListener("click", handler); // 未移除

闭包引用：

function createLeak() {
    const largeData = new Array(1000000);
    return () => { /* largeData 一直存活 */ };
}
const leakyFunc = createLeak();

如何避免

及时清理资源：

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const timerId = setInterval(...);
// 在组件卸载时清除
clearInterval(timerId);

避免全局变量：
- 使用模块化（ES6 Modules）或闭包封装变量。

Lua

常见内存泄漏原因

未释放的表（Table）：

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local t = {}
for i=1,1e6 do t[i] = math.random() end
-- t 被局部变量引用，不会被 GC 回收

闭包引用：

1 2	local t = {} local f = function() return #t end -- f 捕获 t，导致 t 无法回收

未清理的事件绑定：
- 在游戏开发中，事件监听器未解除绑定会导致对象无法回收。

如何避免

弱表（Weak Table）：

1 2	local weakTable = setmetatable({}, { __mode = "v" }) -- 引用值为弱引用 weakTable.key = "value" -- key 被回收时，value 会自动删除

显式释放资源：

local t = {}
-- 使用完毕后手动置空
t = nil
collectgarbage() -- 强制 GC 回收

避免全局变量：
- 将数据封装在局部表中，避免污染全局作用域。

内存优化方案

使用轻量对象：
- 用 table 替代类实例（Lua 本身无类，但可通过元表模拟）。
对象池（Object Pool）：
- 复用对象（如游戏中的粒子效果、子弹）。