Perl 6 中的垃圾回收

在本系列关于将 Perl 5 代码迁移到 Perl 6 的第一篇文章中，我们研究了移植代码时可能遇到的一些问题。在第二篇文章中，我们将深入探讨 Perl 6 中垃圾回收的不同之处。

Perl 6 中没有对象的及时销毁。对于习惯了 Perl 5 中对象销毁语义的人来说，这个启示通常会令人震惊。但请不要担心，Perl 6 中还有其他方法可以获得相同的行为，尽管这需要开发人员多加思考。让我们首先了解一下 Perl 5 中的情况背景。

引用计数

在 Perl 5 中，“超出作用域”的对象的及时销毁是通过 引用计数 实现的。当在 Perl 5 中创建对象时，它的引用计数为 1 或更多，这使其保持活动状态。在最简单的情况下，它看起来像这样

{
    my $a = 42;  # reference count of $a = 1, because lives in lexical pad
}
# lexical pad is gone, reference count to 0

在 Perl 5 中，如果值是一个对象（也称为 blessed），则会调用其 DESTROY 方法。

{
    my $a = Foo->new;
}
# $a->DESTROY called

如果不涉及外部资源，及时销毁只是另一种管理程序使用的内存的方式。作为程序员，您无需关心事物如何以及何时被回收。话虽如此，如果您需要处理外部资源（例如数据库句柄，数据库服务器通常只提供有限数量的句柄），那么及时销毁是一个非常好的功能。引用计数可以提供这种功能。

然而，引用计数有几个缺点。Perl 5 核心开发人员花费了多年时间才使引用计数正确工作。如果您正在使用 XS，则始终需要注意引用计数，以防止内存泄漏或过早销毁。

在多线程环境中，保持事物同步变得更加困难，因为您不希望丢失来自多个线程同时进行的引用更新（因为这会导致内存泄漏和/或外部资源无法释放）。为了规避这种情况，需要某种形式的锁定或原子更新，但这两种方法都不便宜。

请注意，Perl 5 ithreads 更像是解释器之间具有非共享内存的内存中 fork，而不是 C 等编程语言中的线程。因此，它的引用计数仍然不需要任何锁定。

引用计数还存在一个基本缺点，即如果两个对象包含对彼此的引用，它们将永远不会被销毁，因为它们使彼此的引用计数保持在 0 以上（循环引用）。在实践中，这种情况通常会更深入，更像是 A -> B -> C -> A，其中 A、B 和 C 都使彼此保持活动状态。

弱引用的概念是为了规避 Perl 5 中的这些情况而开发的。虽然这可以解决循环引用问题，但它会带来性能影响，并且无法从根本上解决拥有（和查找）循环引用的问题。您需要能够找出在何处以最佳方式使用弱引用；否则，您可能会得到不必要的过早对象销毁。

可达性分析

由于 Perl 6 在其核心中是多线程的，因此在早期就决定引用计数在性能和维护方面都存在问题。相反，当需要更多内存并且可以安全删除对象时，对象将从内存中逐出。

在 Perl 6 中，您可以创建 DESTROY 方法，就像在 Perl 5 中一样。但是您不能确定它何时（如果曾经）会被调用。

在不深入 太多细节 的情况下，Perl 6 中的对象仅在启动垃圾回收运行时才会被销毁，例如，当达到某个内存限制时。只有到那时，如果内存中的其他对象不再能访问某个对象并且该对象具有 DESTROY 方法，才会在删除该对象之前调用它。

当程序退出时，Perl 6 不会进行垃圾回收。适用的 phaser（例如 LEAVE 和 END）将被调用，但除了 phaser 中运行的代码（间接）启动的垃圾回收之外，不会进行其他垃圾回收。

如果您始终需要有序地关闭程序使用的外部资源（例如数据库句柄），则可以使用 phaser 来确保以正确且及时的方式释放外部资源。

例如，您可以使用 END phaser（在 Perl 5 中称为 END 块）在程序退出时（无论出于何种原因）正确断开与数据库的连接

my $dbh = DBIish.connect( ... ) or die "Couldn't connect";
END $dbh.disconnect;

请注意，在 Perl 6 中，END phaser 不需要具有块（如 { ... }）。如果它没有，则 phaser 中的代码与周围的代码共享词法 pad (lexpad)。

上面的代码中有一个缺陷：如果程序在建立数据库连接之前退出，或者由于任何原因数据库连接失败，它仍然会尝试在 $dbh 中的任何内容上调用 .disconnect 方法，这将导致执行错误。但是，Perl 6 中有一个简单的习惯用法可以使用 with 来规避这种情况。

END .disconnect with $dbh;

后缀 with 仅在给定值已定义（通常是实例化的对象）时才匹配，然后将其主题化为 $_。 .disconnect 是 $_.disconnect 的简写形式。

如果您希望在退出特定作用域时清理外部资源，则可以在该作用域内使用 LEAVE phaser。

if DBIish.connect( ... ) -> $dbh {
    LEAVE $dbh.disconnect;  # no need for `with` here
    # do your stuff with the database
}
else {
    say "Could not do the stuff that needed to be done";
}

每当离开 if 的作用域时，都会执行任何 LEAVE phaser。因此，只要代码在该作用域中运行过，数据库资源就会被释放。

总结

尽管 Perl 6 没有 Perl 5 用户习惯的及时对象销毁，但它确实有易于使用的替代方法来确保外部资源的管理，类似于 Perl 5 中的方法。