MicroPython GC模块原理

一、 回收算法

GC模块的回收算法只用到了标记清除算法（make-sweep），通过标记的方法将内存分为free和mark状态，每次调用回收函数时会将未mark的区域回收。当内存使用达到阈值或者主动调用GC.collect()会进行垃圾回收。

二、 内存分布

被管理的内存空间分为三部分，分别是alloc table（ATB）、finaliser table（FTB）、和pool（详细算法见gc_init函数）。

分配的最小单位为block，块的大小通过BYTES_PER_BLOCK设置。

alloc table：用来记录每个block的状态，状态分为free和mark两种，用两个bit表示状态。

Finalizer table：用来记录block是否使用finaliser(__del__方法)，用一个bit表示。

Pool: 用户使用的空间。

三、 标记回收过程

Micropython的GC回收主要使用两个函数gc_collect_root、gc_sweep
gc_collect_root主要遍历栈中正在使用的gc内存，并将其mark防止被释放，之后再调用gc_sweep进行回收，将所有unmark的内存，gc_sweep会遍历所有block将未标记的内存进行回收释放，已经标记的块再次置为未标记状态，用于下次回收，这样就形成了垃圾回收的循环。

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四、 Micropython GC模块缺陷

1、micropython多线程模式下，gc回收时是遍历的整个线程栈，此处后期需要进行优化。

2、相对于cpython和java等高级语言的垃圾回收机制，缺少分代算法、引用计数算法、复制算法等方式提高稳定性和回收效率。