記憶體管理與垃圾回收（GC）的核心概念是什麼？

記憶體管理與垃圾回收

記憶體區域

• Stack（堆疊）：函數呼叫堆疊、區域變數，自動分配/釋放，速度快
• Heap（堆積）：動態分配（物件、陣列），需 GC 管理

垃圾回收演算法

Mark and Sweep（標記清除）

1. 從根物件（root）出發，標記所有可達物件
2. 清除未被標記的物件 ❌ 可能造成記憶體碎片化

Reference Counting（引用計數）

維護物件被引用次數，歸零即回收 ✅ 即時回收 ❌ 循環引用無法回收（Python 有額外 cycle detector）

Generational GC（分代回收）

根據物件存活時間分代（Young / Old / Permanent）

• 大多數物件短命，優先掃描 Young Generation
• JVM（Java）、V8（Node.js）均使用此機制

Stop-the-World（STW）

GC 執行時暫停所有應用執行緒，是延遲的主要來源

• 現代 GC（如 ZGC、G1 GC）努力最小化 STW 暫停時間

語言比較

語言	GC 機制
Java	Generational GC（G1/ZGC）
Go	Concurrent Mark-Sweep
Python	Reference Counting + Cycle Detector
Rust	無 GC，Ownership 系統編譯時管理