面试题：自定义Ruby内存分析工具的设计与实现

Question

假设你需要设计并实现一个自定义的Ruby内存分析工具，用于精准监控特定模块或类在运行过程中的内存分配与释放情况。请描述你的设计思路，包括涉及到的关键数据结构、Ruby提供的底层接口的使用，以及如何将分析结果以直观且易于理解的方式呈现出来。

Answer 1

设计思路

1. 确定监控范围：明确要监控的特定模块或类，通过在这些模块或类的关键方法调用处插入监控代码来捕捉内存相关事件。
2. 内存分配与释放跟踪：利用Ruby的垃圾回收机制（GC）相关接口，在对象分配和释放时记录信息。

关键数据结构

1. 哈希表：用于存储每个类或模块的内存使用统计信息，例如 { class_name => { total_allocated => size, total_freed => size } }。
2. 链表或队列：可以用于记录内存分配和释放的时间序列，便于分析内存使用的动态变化。

Ruby底层接口使用

1. ObjectSpace：使用 ObjectSpace.each_object 方法可以遍历当前所有存活对象，结合对象的类信息，统计特定类的对象数量和占用内存大小。
2. GC：通过 GC::Profiler.enable 和 GC::Profiler.disable 开启和关闭垃圾回收分析，GC::Profiler.report 可以获取垃圾回收相关统计信息，如回收对象数量、回收内存大小等。还可以通过 GC.start 手动触发垃圾回收，以便及时更新内存使用情况。

结果呈现

1. 文本报告：生成一个详细的文本报告，包含每个类或模块的内存分配总量、释放总量、当前存活对象数量及占用内存大小等信息。例如：

Module Name: MyModule
Total Allocated: 1024 bytes
Total Freed: 512 bytes
Current Live Objects: 5
Current Memory Usage: 512 bytes

2. 图表展示：使用工具如 graphviz 或 Chartkick（结合Ruby on Rails）生成图表，如柱状图展示不同类的内存分配和释放情况，折线图展示内存使用随时间的变化趋势，使得分析结果更加直观。