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= Kotlin垃圾回收 =

== 介绍 ==
Kotlin垃圾回收（Garbage Collection, GC）是JVM（Java虚拟机）自动管理内存的机制，负责回收不再使用的对象以释放内存空间。由于Kotlin运行在JVM上，它继承了JVM的垃圾回收机制。垃圾回收器会周期性地检查堆内存中的对象，标记并清除那些无法被程序访问的对象，从而避免内存泄漏。

对于初学者来说，理解垃圾回收有助于编写高效且内存友好的代码；对于高级用户，可以通过调整垃圾回收策略优化程序性能。

== 垃圾回收的基本原理 ==
垃圾回收的核心是判断对象的“可达性”。如果一个对象不再被任何活动线程或静态变量引用，则被视为“不可达”，垃圾回收器会将其回收。

=== 可达性分析 ===
JVM使用“根搜索算法”（Root Tracing）判断对象的可达性。GC Roots包括：
* 虚拟机栈中的局部变量
* 静态变量
* JNI引用
* 活跃线程

<mermaid>
graph LR
    A[GC Roots] --> B[对象A]
    A --> C[对象B]
    B --> D[对象C]
    C --> E[对象D]
    D --> F[不可达对象]
</mermaid>

上图中，对象F因无法从GC Roots到达而被标记为垃圾。

== Kotlin中的垃圾回收示例 ==
以下代码展示对象如何成为垃圾：

<syntaxhighlight lang="kotlin">
fun main() {
    var obj1: Any? = Any()  // 对象1被引用
    var obj2: Any? = Any()  // 对象2被引用

    obj1 = null  // 对象1不再被引用，成为垃圾
    // 对象2仍被引用
}
</syntaxhighlight>

解释：
* 初始时，`obj1`和`obj2`分别引用两个新创建的`Any`对象。
* 当`obj1`被赋值为`null`时，原对象失去引用，成为垃圾回收的候选对象。

== JVM的垃圾回收器类型 ==
JVM提供了多种垃圾回收器，适用于不同场景：

{| class="wikitable"
|+ 垃圾回收器对比
! 回收器类型 !! 特点 !! 适用场景
|-
| Serial GC || 单线程，STW（Stop-The-World） || 客户端应用
|-
| Parallel GC || 多线程，高吞吐量 || 服务器端应用
|-
| CMS GC || 并发标记清除，低延迟 || 响应敏感型应用
|-
| G1 GC || 分区域收集，平衡吞吐/延迟 || JDK 9+默认
|}

== 实际案例：内存泄漏与解决 ==
以下是一个典型的内存泄漏案例及修复方法：

<syntaxhighlight lang="kotlin">
class LeakyClass {
    companion object {
        val leakedList = mutableListOf<Any>()
    }

    fun addToLeak(obj: Any) {
        leakedList.add(obj)  // 静态集合持续增长，导致泄漏
    }
}

// 修复方案：使用弱引用（WeakReference）
import java.lang.ref.WeakReference
class FixedClass {
    companion object {
        val safeList = mutableListOf<WeakReference<Any>>()
    }

    fun addSafely(obj: Any) {
        safeList.add(WeakReference(obj))  // 允许对象被回收
    }
}
</syntaxhighlight>

分析：
* 原代码中，`leakedList`是静态集合，会永久持有所有添加的对象。
* 修复后，`WeakReference`允许对象在无其他强引用时被回收。

== 性能优化建议 ==
1. '''减少大对象分配'''：大对象直接进入老年代，增加Full GC频率。
2. '''避免频繁GC'''：调整JVM参数（如`-Xms`和`-Xmx`）合理设置堆大小。
3. '''选择合适GC'''：例如，G1 GC适用于大堆内存（>4GB）。

=== 计算公式 ===
垃圾回收的停顿时间（Pause Time）与存活对象数量成正比：
<math>
T \propto L
</math>
其中：
* <math>T</math>：停顿时间
* <math>L</math>：存活对象数量

== 总结 ==
Kotlin的垃圾回收机制是JVM自动内存管理的核心部分。理解其工作原理可以帮助开发者：
* 避免内存泄漏
* 优化应用性能
* 选择合适的垃圾回收策略

对于高级用户，可通过JVM参数调优（如`-XX:+UseG1GC`）进一步控制垃圾回收行为。

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