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[Lua]Lua內存洩露檢測原理

編輯：C++入門知識

[Lua]Lua內存洩露檢測原理

lua內存洩露

首先第一點，lua中的內存洩露和我們所說的c/c++中的內存洩露本質上是不一樣的。

lua中有垃圾回收機制(GC)，所以理論上是不會有內存洩露的。當它進行GC的時候，會從根部開始掃描所有的對象，如果某個地方對這個對象還有引用，就不會把這個對象內存collect，這個對象就沒有被GC。所以lua中的內存洩露是指那些：已經沒有被使用了，但外部依然還有引用存在的對象。

--函數中應該被申明為local的對象忘記加local
local function test() 
    testTable = {} --這個testTabel會被存放在全局表_G中，GC時由於此對象還有引用存在，所以這裡總是會有一個table洩露。 
    local mt = {} --mt加了local修飾，函數調用完後，引用也不復存在了，GC時會被回收。 
    setmetatable(testTable, mt) 
end

檢測原理

lua中支持垃圾回收機制的對象有五種：string，table，function，full userdata，thread。而他們的引用直接或間接的保存到：lua_state對象，_G全局表，Registry注冊表，global_state->mt中。

在腳本中：

運行的lua腳本本身就是lua_state。_G就是_G全局表。Registry表可以用debug.getregistry獲取。global_mt可以用debug.getmetatable獲取。

所以我們就可以在腳本層次實現內存洩露的檢測模塊。

在搜索時需要注意的幾點：

table 額外搜索metatable，若metatable中的__mode取值為”k"、"v"或者”kv"需特殊處理（補充中有說明）function 額外搜索 enviroment，也是一個table。額外搜索upvalues，這個可以是任何類型。由於userdata在script層次不能被修改，所以搜搜他的metatable吧thread對象就是coroutine對象，在script中一般都不會創建多個coroutine，所以在腳本中沒搜索它。若是需求的話，獲取到它的線程函數，然後再按照第2步操作就可以了。

搜索流程圖(_G表)

在檢測洩露之前，先搜索一下所有的對象，保存好起始的內存狀態，在程序執行之後執行幾次GC操作，然後再進行一次搜索，對比兩次的結果，多出來的那些就有可能是內存洩露了。 <喎?http://www.Bkjia.com/kf/ware/vc/" target="_blank" class="keylink">vcD4KPHA+srmz5KO6PC9wPgo8cD5sdWHW0NPQ0rvW1r3Qd2Vha7HttcS2q7aro6zL/LXEbWV0YXRhYmxl1tC1xF9fbW9kZbG7yejWw86qobBr"，"v"或者”kv"，表示保存在它中的鍵或值或鍵值都是一種弱引用狀態。
若一個對象的所有引用都是弱引用了，那麼這個對象也會被GC回收掉，所以對應的weak表中此對象的入口就沒有了。

所以我們可以用另外一種實現：就是把用戶自己創建的資源對象統統都丟到weak表中，運行完程序後強制GC，然後去查看weak表，若表中還保存著那個對象，就意味著這個對象還有外部引用（相對弱引用我們就叫它為強引用吧），資源沒有被GC掉，所以我們可以說這個對象很有可能是內存洩露了。

Lua垃圾回收算法

Lua的GC算法使用的所謂“Mark And Sweep”算法。簡單的理解，這個算法將GC分為兩個階段，一個是標記（mark）階段，這一階段將所有系統中引用的對象都逐一標記；而在清理（sweep）階段，將把在mark階段中沒有被標記的數據刪除。

在Lua中，使用幾種顏色來區分不同的結點：

white：白色表示沒有進行過標記的節點gray：灰色表示已經進行過標記的節點，但是與它相關聯的節點還沒有進行過標記。black：本節點和與之關聯的節點都已經被掃描標記過了。通常會出現有關聯數據的，包括有Table，upvalue等數據類型。

垃圾收集器函數

collectgarbage函數提供了多項功能：停止垃圾回收，重啟垃圾回收，強制執行一次回收循環，強制執行一步垃圾回收，獲取Lua占用的內存，以及兩個影響垃圾回收頻率和步幅的參數。collectgarbage(opt,[,arg])

"stop"

停止垃圾收集器，如果它的運行。

"restart"

如果垃圾收集器已經停止，將重新啟動它。

"collect"

執行一次全垃圾收集循環。默認執行此操作

"count"

返回當前Lua中使用的內存量(以KB為單位)

"step"

單步執行一個垃圾收集. 步長 "Size" 由參數arg指定　(大型的值需要多步才能完成)，如果要准確指定步長，需要多次實驗以達最優效果。如果步長完成一次收集循環，將返回True

"setpause"

設置 arg/100 的值作為暫定收集的時長;並返回設置前的值。默認為200

控制了收集器在開始一個新的收集周期之前要等待多久。隨著數字的增大就導致收集器工作工作的不那麼主動。小於 1 的值意味著收集器在新的周期開始時不再等待。當值為 2 的時候意味著在總使用內存數量達到原來的兩倍時再開啟新的周期。

"setstepmul"

設置 arg/100 的值，作為步長的增幅(即新步長=舊步長*arg/100);並返回設置前的值。默認為200

控制了收集器的工作速度，這個速度是一個相對於內存分配的速度。更大的數字將導致收集器工作的更主動的同時，也使每步收集的尺寸增加。小於 1 的值會使收集器工作的非常慢，可能導致收集器永遠都結束不了當前周期。缺省值為200%，這意味著收集器將以內存分配器的兩倍速運行。

function test1()
    collectgarbage("collect")--為了有干淨的環境，先把可以收集的垃圾收集了
    collectgarbage()--為了保證內存的收集的相對干淨，及內存的穩定，要執行多次收集
    print("now,Lua內存為:",collectgarbage("count")) -->205.7158203125 KB
    local colen = {} --現在是局部變量
    for i=1,5000 do
        table.insert(colen,{})
    end
    print("now,Lua內存為:",collectgarbage("count"))-->860.4111328125 KB
    --創建5000個table，內存增加了655 KB
end

function collect1()
    print("now,Lua內存為:",collectgarbage("count"))-->608.060546875 KB
    collectgarbage()
    collectgarbage()
    print("now,Lua內存為:",collectgarbage("count"))-->204.8408203125 KB
    --最後與一開始只差只有1KB
end

function test2()
    collectgarbage("collect")--為了有干淨的環境，先把可以收集的垃圾收集了
    collectgarbage()--為了保證內存的收集的相對干淨，及內存的穩定，要執行多次收集
    print("now,Lua內存為:",collectgarbage("count")) -->205.7158203125 KB
    colen = {} --現在是全部變量
    for i=1,5000 do
        table.insert(colen,{})
    end
    print("now,Lua內存為:",collectgarbage("count"))-->619.826171875 KB
    --創建5000個table，內存增加了414 KB;這些增加的內存，由於已放到了全局函數中，是永遠沒有機會被回收到了!
end

function collect2()
    print("now,Lua內存為:",collectgarbage("count"))-->596.7822265625 KB
    collectgarbage()
    collectgarbage()
    collectgarbage()
    print("now,Lua內存為:",collectgarbage("count"))-->489.189453125 KB
    --最後內存增加了284KB(489-205)
end

垃圾回收器有兩個參數用於控制它的節奏：

第一個參數，稱為暫停時間，控制回收器在完成一次回收之後和開始下次回收之前要等待多久；

第二個參數，稱為步進系數，控制回收器每個步進回收多少內容。粗略地來說，暫停時間越小、步進系數越大，垃圾回收越快。這些參數對於程序的總體性能的影響難以預測，更快的垃圾回收器顯然會浪費更多的CPU周期，但是它會降低程序的內存消耗總量，並可能因此減少分頁。只有謹慎地測試才能給你最佳的參數值。