020-Lua 垃圾回收（Garbage Collection）

Lua 的垃圾回收机制是自动内存管理的一部分，用于回收不再使用的内存资源。Lua 使用 增量式垃圾回收器（Incremental Garbage Collector），这种机制可以有效减少程序暂停时间，从而提高运行效率。

在本指南中，我们将深入了解 Lua 的垃圾回收原理、如何手动控制垃圾回收、垃圾回收的优化技巧，以及实际应用中的注意事项。

1. Lua 垃圾回收的基本概念

1.1 什么是垃圾回收？

垃圾回收是自动化的内存管理机制，用于释放不再使用的内存资源。在 Lua 中，垃圾回收的主要目标是：

• 清理孤立或不可达的对象（如表、函数、协程等）。
• 避免内存泄漏，确保程序运行时内存不会无限增长。

1.2 Lua 的垃圾回收原理

Lua 使用 标记-清除算法（Mark-and-Sweep） 作为垃圾回收的基础，并通过增量式方式优化性能。

垃圾回收的主要步骤：

1. 标记阶段：
   • 垃圾回收器会遍历所有可达对象（从根对象开始，如全局变量、栈变量等）。
   • 将所有可达对象标记为“存活”状态。
2. 清除阶段：
   • 未被标记为“存活”的对象将被认为是垃圾，释放它们占用的内存。

增量式垃圾回收：

Lua 将垃圾回收过程分解为多个小步骤，每次只执行一部分工作，从而避免程序长时间暂停。

1.3 垃圾回收触发条件

垃圾回收器会在以下情况下触发：

• Lua 分配了足够多的新内存（超过上次垃圾回收后分配的阈值）。
• 使用 collectgarbage 手动触发。

2. 手动控制垃圾回收

Lua 提供了 collectgarbage 函数，用于查询和控制垃圾回收器。

2.1 collectgarbage 函数

语法

collectgarbage([opt [, arg]])

• opt：指定操作类型（如启动回收、设置参数等）。
• arg：可选参数，用于调整垃圾回收器的行为。

常见操作

2.2 示例：手动垃圾回收

示例 1：强制回收

local t = {}
for i = 1, 1e6 do
    t[i] = i
end

print("Before GC:", collectgarbage("count"), "KB") -- 查看内存使用量

t = nil -- 删除引用
collectgarbage("collect") -- 强制回收

print("After GC:", collectgarbage("count"), "KB") -- 再次查看内存使用量

示例 2：分步垃圾回收

local t = {}
for i = 1, 1e6 do
    t[i] = i
end

t = nil -- 删除引用

while not collectgarbage("step", 100) do
    print("Performing incremental GC...")
end