面试题：Ruby内存管理机制中的垃圾回收机制是如何工作的？

Question

在Ruby中，垃圾回收（GC）机制用于回收不再使用的内存。请详细阐述Ruby垃圾回收机制的基本工作原理，包括它如何检测不再使用的对象，以及采用了哪些算法来进行垃圾回收？

Answer 1

Ruby垃圾回收机制基本工作原理

1. 对象可达性分析：Ruby 的垃圾回收机制基于对象的可达性来判断对象是否不再使用。它从一组“根对象”开始，如全局变量、局部变量等。从这些根对象出发，通过指针关系可以遍历到的对象被认为是“可达的”，而无法从根对象遍历到的对象则被认为是“不可达的”，即不再使用，可以被回收。
2. 标记 - 清除算法：这是 Ruby 早期使用的主要垃圾回收算法。
   • 标记阶段：垃圾回收器从根对象开始，递归地标记所有可达对象。
   • 清除阶段：标记完成后，垃圾回收器会遍历堆内存，回收所有未被标记的对象（即不可达对象）所占用的内存空间。
3. 分代垃圾回收：为了提高垃圾回收效率，Ruby 引入了分代垃圾回收机制。
   • 对象代的划分：新创建的对象被分配到年轻代（Young Generation）。当对象经过一定次数的垃圾回收周期后仍然存活，就会被移动到年老代（Old Generation）。
   • 不同代的回收策略：年轻代中的对象生命周期通常较短，垃圾回收频率较高，采用复制算法。即把年轻代中存活的对象复制到另一个空间，然后清空原年轻代空间。年老代中的对象存活时间长，垃圾回收频率较低，采用标记 - 清除或标记 - 整理算法。标记 - 整理算法在标记完存活对象后，会将存活对象移动到内存一端，然后清理边界以外的内存空间，减少内存碎片。
4. 写屏障（Write Barrier）：在对象引用关系发生变化时，写屏障用于确保垃圾回收器能够正确追踪对象的可达性。当一个对象的引用关系被修改时，写屏障会记录这个变化，使得垃圾回收器能够及时更新对象的可达状态，避免误判对象为不可达而提前回收。