Unreal垃圾回收机制

发布时间: 2025-03-24 09:19

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# Unreal垃圾回收机制

本文将深入探讨Unreal引擎的垃圾回收机制,包括对象标记、内存回收以及优化技术。

## 垃圾回收系统

### 基础架构

```cpp
// 垃圾回收系统
class FGarbageCollector
{
public:
    // 执行垃圾回收
    void CollectGarbage()
    {
        // 1. 标记阶段
        MarkPhase();
        
        // 2. 清理阶段
        SweepPhase();
        
        // 3. 压缩阶段
        CompactPhase();
    }
    
 private:
    // 标记阶段
    void MarkPhase()
    {
        // 1. 根对象
        for(UObject* Root : RootSet)
        {
            // 标记对象
            MarkObjectGraph(Root);
        }
        
        // 2. 弱引用
        ProcessWeakReferences();
        
        // 3. 标记完成
        FinishMarking();
    }
    
    // 清理阶段
    void SweepPhase()
    {
        // 遍历对象
        for(FRawObjectIterator It; It; ++It)
        {
            UObject* Object = 
                static_cast<UObject*>(*It);
            
            // 未标记对象
            if(!IsMarked(Object))
            {
                // 析构对象
                Object->ConditionalBeginDestroy();
                
                // 释放内存
                FMemory::Free(Object);
            }
        }
    }
};
```

垃圾回收特性:

1. 标记阶段
   - 根对象
   - 可达性分析
   - 弱引用处理

2. 清理阶段
   - 对象析构
   - 内存释放
   - 引用更新

### 对象管理

```cpp
// 对象管理系统
class FObjectManager
{
public:
    // 对象注册
    void RegisterObject(
        UObject* Object)
    {
        // 1. 添加对象
        Objects.Add(Object);
        
        // 2. 更新引用
        UpdateReferences(Object);
        
        // 3. 检查回收
        CheckGarbageCollection();
    }
    
    // 对象销毁
    void DestroyObject(
        UObject* Object)
    {
        // 1. 移除引用
        RemoveReferences(Object);
        
        // 2. 析构对象
        Object->ConditionalBeginDestroy();
        
        // 3. 释放内存
        FMemory::Free(Object);
        
        // 4. 移除对象
        Objects.Remove(Object);
    }
    
 private:
    // 更新引用
    void UpdateReferences(
        UObject* Object)
    {
        // 1. 属性引用
        for(TFieldIterator<FProperty> 
            It(Object->GetClass()); 
            It; ++It)
        {
            FProperty* Property = *It;
            
            // 对象属性
            if(Property->IsA<FObjectProperty>())
            {
                // 获取引用
                UObject* Reference = 
                    Property->ContainerPtrToValuePtr<UObject>(
                        Object);
                
                // 添加引用
                if(Reference)
                {
                    AddReference(
                        Object,
                        Reference);
                }
            }
        }
        
        // 2. 容器引用
        for(const auto& Container : 
            Object->ObjectContainers)
        {
            // 遍历对象
            for(UObject* Reference : Container)
            {
                // 添加引用
                AddReference(
                    Object,
                    Reference);
            }
        }
    }
};
```

对象管理特性:

1. 对象生命周期
   - 对象创建
   - 对象销毁
   - 引用管理

2. 引用追踪
   - 属性引用
   - 容器引用
   - 弱引用

## 优化技术

### 增量回收

```cpp
// 增量回收系统
class FIncrementalGC
{
public:
    // 增量回收
    void IncrementalCollect()
    {
        // 1. 时间片
        double StartTime = 
            FPlatformTime::Seconds();
            
        double TimeSlice = 
            GIncrementalTimeSlice;
        
        // 2. 增量标记
        while(!IsMarkingComplete() && 
              !IsTimeSliceExceeded(
                  StartTime,
                  TimeSlice))
        {
            // 标记对象
            MarkNextObject();
        }
        
        // 3. 增量清理
        if(IsMarkingComplete() && 
           !IsSweepingComplete())
        {
            // 清理对象
            SweepNextCluster();
        }
    }
    
 private:
    // 标记对象
    void MarkNextObject()
    {
        // 1. 获取对象
        UObject* Object = 
            MarkQueue.Dequeue();
            
        if(!Object)
        {
            return;
        }
        
        // 2. 标记引用
        for(const auto& Reference : 
            GetReferences(Object))
        {
            // 未标记
            if(!IsMarked(Reference))
            {
                // 标记对象
                MarkObject(Reference);
                
                // 添加队列
                MarkQueue.Enqueue(
                    Reference);
            }
        }
    }
    
    // 清理集群
    void SweepNextCluster()
    {
        // 1. 获取集群
        FCluster* Cluster = 
            GetNextCluster();
            
        if(!Cluster)
        {
            return;
        }
        
        // 2. 清理对象
        for(UObject* Object : 
            Cluster->Objects)
        {
            // 未标记
            if(!IsMarked(Object))
            {
                // 销毁对象
                DestroyObject(Object);
            }
        }
    }
};
```

增量回收特性:

1. 时间片控制
   - 增量标记
   - 增量清理
   - 时间限制

2. 集群管理
   - 对象分组
   - 批量处理
   - 内存局部性

### 并发回收

```cpp
// 并发回收系统
class FConcurrentGC
{
public:
    // 并发回收
    void ConcurrentCollect()
    {
        // 1. 创建任务
        FGraphTask* Task = 
            CreateTask();
        
        // 2. 提交任务
        Task->StartBackgroundTask();
        
        // 3. 等待完成
        Task->Wait();
    }
    
 private:
    // 创建任务
    FGraphTask* CreateTask()
    {
        // 1. 任务参数
        FGraphEventRef CompletionEvent;
        
        // 2. 创建任务
        return TGraphTask<FGCTask>::
            CreateTask(nullptr).
            ConstructAndDispatchWhenReady(
                CompletionEvent);
    }
    
    // 回收任务
    class FGCTask
    {
    public:
        void DoTask()
        {
            // 1. 标记阶段
            ParallelMark();
            
            // 2. 清理阶段
            ParallelSweep();
            
            // 3. 压缩阶段
            ParallelCompact();
        }
        
    private:
        // 并行标记
        void ParallelMark()
        {
            // 1. 任务分解
            TArray<FMarkTask> Tasks = 
                DecomposeMark();
            
            // 2. 并行执行
            ParallelFor(Tasks.Num(),
                [&](int32 Index)
            {
                // 执行标记
                Tasks[Index].Execute();
            });
        }
        
        // 并行清理
        void ParallelSweep()
        {
            // 1. 任务分解
            TArray<FSweepTask> Tasks = 
                DecomposeSweep();
            
            // 2. 并行执行
            ParallelFor(Tasks.Num(),
                [&](int32 Index)
            {
                // 执行清理
                Tasks[Index].Execute();
            });
        }
    };
};
```

并发回收特性:

1. 任务系统
   - 任务创建
   - 任务调度
   - 任务同步

2. 并行处理
   - 任务分解
   - 并行执行
   - 结果合并

元素码农