對於內存的管理，是程序在應用的時候的必需知識點，《Lua設計與實現》中對Lua語言的GC原理做了一個詳細的講解，雲風的blog也對其進行了詳盡的講解Lua GC 的源碼剖析 系列
給出作者 codedump 在github上的lua源碼鏈接：https://github.com/lichuang/Lua-5.1.4-codedump
這兒就繼續做《Lua設計與實現》的閱讀筆記，對Lua GC原理及其過程做一個詳盡的講解，由於篇幅較大，就一分為二，寫上下篇來講解整個過程。
一、GC的原理及其算法設計
不同的語言，對GC算法的設計不同，常見的GC算法是引用計數和Mark-Sweep算法， c#采用的是Mark-sweep && compact算法， Lua采用的是Mark-sweep算法，分開說一下：
引用計數算法：在一個對象被引用的情況下，將其引用計數加1，反之則減1，如果計數值為0，則在GC的時候回收，這個算法有個問題就是循環引用。
Mark-sweep算法：每次GC的時候，對所有對象進行一次掃描，如果該對象不存在引用，則被回收，反之則保存。
在Lua5.0及其更早的版本中，Lua的GC是一次性不可被打斷的過程，使用的Mark算法是雙色標記算法(Two color mark)，這樣系統中對象的非黑即白，要么被引用，要么不被引用，這會帶來一個問題：在GC的過程中如果新加入對象，這時候新加入的對象無論怎么設置都會帶來問題，如果設置為白色，則如果處於回收階段，則該對象會在沒有遍歷其關聯對象的情況下被回收；如果標記為黑色，那么沒有被掃描就被標記為不可回收，是不正確的。
為了降低一次性回收帶來的性能問題以及雙色算法的問題，在Lua5.1后，Lua都采用分布回收以及三色增量標記清除算法（Tri-color incremental mark and sweep）
其基本的原理偽代碼，參考書中原文為：
每個新創建的對象顏色設置為白色 //初始化階段 遍歷root節點中引用的對象，從白色置為灰色，並且放入到灰色節點列表中 //標記階段 while(灰色鏈表中還有未掃描的元素)： 從中取出一個對象，將其置為黑色 遍歷這個對象關聯的其他所有對象： if 為白色 標記為灰色，加入到灰色鏈表中(insert to the head) //回收階段 遍歷所有對象： if 為白色， 沒有被引用的對象，執行回收 else 重新塞入到對象鏈表中，等待下一輪GC
二、GC的數據結構
分析Lua中對於需要GC的類型數據
#define iscollectable(o) (ttype(o) >= LUA_TSTRING)
都會有一個基本的定義CommonHeader，其定義為：
next: GCObject鏈表指針，該指針用來將所有的GC對象都鏈接在一個表中；
tt: 數據類型：nil, boolean, number, string...
marked: 標記字段，byte表示的字段顏色定義為
這兒特定解釋一下為什么會有兩種白色，前面提到，5.1后的Lua采用的是三色標記算法，其實質是四色標記算法，分為0型白色和1型白色，在GC回收的時候，會設置當前的白色為其中一種，詳見globalstate中的currentwhite，這樣在代碼回收的時候，如果當前對象的白色不為currentwhite,則認為其不可回收，這樣的對象需要等到下一次的GC才能決定是否回收，具體參看后面的，會有對應的應用。對於global_state的設計為：
具體的參數的作用，詳見注釋，就不在一一解釋了
三、GC的流程
1、數據的創建
想要了解GC的過程，首先看看數據是怎么在創建的時候被鏈接到GC鏈表中的，主要分為三種數據的創建
1) 一般數據的創建 luaC_link
簡單直接，直接insert to the head
2) upval的創建 luaC_linkupval
3) userdata(udata)的創建 luaS_newdata
2、開始GC
整個GC過程分為五個階段，其定義為
其執行GC的函數為singlestep，來看第一步的操作：
進一步看看markroot的操作：
其實就是reset一遍相關的變量，然后標記mainthread, G表，registry表，然后切換到下一個標記階段。
參看定義：
最后都要執行reallymarkobject函數（此處需要展示一下我的豎屏截圖便利了：D）：
基本的注釋都解釋了各個對象是如何的處理的，udata是不會引用其他類型的數據，所以一步到黑色，upvalue則根據是否為close來決定是否標記到黑色，open狀態的upvalue變化較為頻繁，需要在后面的remarkupvals中解決。
寫到這兒，已經寫很長了，為了閱讀的便利，讓我們下一篇文章繼續GC的進程吧：D