# Chapter 004: Memory Leak
# Status: Timeline 1981.4.15
# Location: Xerox PARC
>>> Timeline Jump Complete
>>> Current Location: Xerox PARC, 1981
>>> Mission: Fix memory management in Smalltalk-80
>>> Warning: Memory leak could affect future OOP development
>>> Status: Initializing environment...
这一次，我来到了传说中的帕洛阵托研究中心（PARC）。眼前是一台Alto工作站，这台机器在计算机历史上有着特殊的地位——它是第一台配备图形用户界面的个人电脑。
屏幕上正在运行Smalltalk-80系统，这是面向对象编程的奠基之作。
"内存又不够用了，"一个女声说道，"每次运行一段时间后，系统就会变得极其缓慢。"
我转过头，看到了Adele Goldberg，Smalltalk的核心开发者之一。她正指着屏幕上的内存监视器。
"让我检查一下内存管理代码。"我说着，调出了系统代码：
class Object {
private superclass;
private methodDict;
private instanceVariables;
public Object new() {
Object instance = this.basicNew();
instance.initialize();
return instance;
}
protected Object basicNew() {
// primitive operation 70
throw new Error("allocation failed");
}
}
问题很快就显现出来了。在垃圾收集的标记阶段，有些对象关系没有被正确追踪：
class MemoryManager {
private List freeList;
private List allocatedObjects;
public Object allocateObject(int size) {
Block block = findFreeBlock(size);
if (block == null) {
collectGarbage();
block = findFreeBlock(size);
}
if (block == null) {
throw new Error("out of memory");
}
return initializeBlock(block, size);
}
private void collectGarbage() {
Set marked = new Set();
markPhase(marked);
sweepPhase(marked);
}
private void markPhase(Set marked) {
for (Object root : rootObjects) {
markObject(root, marked);
}
}
private void markObject(Object obj, Set marked) {
if (marked.contains(obj)) return;
marked.add(obj);
// 这里漏掉了对循环引用的处理
for (Object ref : obj.getReferences()) {
markObject(ref, marked);
}
}
}
"看到问题了，"我说，"这里有一个内存泄漏。当对象之间存在循环引用时，垃圾收集器无法正确处理。"
我开始修改代码：
class MemoryManager {
private List freeList;
private List allocatedObjects;
private Set weakReferences;
public void initialize() {
super.initialize();
weakReferences = new Set();
}
private void markPhase(Set marked) {
for (Object root : rootObjects) {
markObject(root, marked, 0);
}
}
private void markObject(Object obj, Set marked, int depth) {
if (marked.contains(obj)) return;
if (depth > 100) {
// 检测到可能的循环引用
weakReferences.add(obj);
return;
}
marked.add(obj);
for (Object ref : obj.getReferences()) {
markObject(ref, marked, depth 1);
}
}
private void sweepPhase(Set marked) {
Object current = freeList.head;
while (current != null) {
if (!marked.contains(current)) {
freeObject(current);
}
current = current.next;
}
}
}
"这个修改增加了循环引用检测，"我解释道，"当发现可能的循环引用时，会将对象放入弱引用集合中。这样可以打破循环，防止内存泄漏。"
为了测试这个修改，我写了一个容易产生内存泄漏的测试用例：
class Node {
private Node next;
private Object data;
public void setNext(Node node) {
this.next = node;
}
}
public void testCircularReference() {
Node node1 = new Node();
Node node2 = new Node();
node1.setNext(node2);
node2.setNext(node1);
return null; // 这里两个节点应该被回收
}
"让我们运行测试。"我说。
>>> Running memory test...
>>> Creating 1000 circular references...
>>> Triggering garbage collection...
>>> Memory usage before: 1024KB
>>> Memory usage after: 128KB
>>> Test passed: No memory leak detected
"太神奇了！"Adele惊叹道，"系统现在能正确处理循环引用了。"
这个改进意义重大。它不仅解决了Smalltalk-80的内存问题，还为后来的面向对象语言提供了重要的参考。Java和Python的垃圾收集器都借鉴了类似的设计。
正当我准备进一步优化代码时，熟悉的眩晕感又来了。
>>> Mission Completed
>>> Timeline Stable
>>> Bug Fixed: Circular Reference Memory Leak
>>> Historical Impact: High
>>> Note: Modern GC Algorithm Foundation Established
>>> Preparing for next jump...
在视线模糊之前，我看到Adele正在修改Smalltalk的文档。这些改进将被写入历史，影响着未来无数程序员的工作。
内存管理，这个看似简单的问题，实际上推动了整个软件工程的发展。而我，有幸参与了这个进程。
# End of Chapter 004
# Next Timeline Loading...
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