-- Lua 的 GC 是追踪式（tracing）垃圾回收
-- 原理：从根对象出发，标记所有可达对象，回收不可达对象

-- 根对象（root set）包括：
-- - 全局表 _G
-- - 注册表（registry）
-- - 所有正在执行的协程栈
-- - 所有 userdata 的 metatable

-- 不可达的对象 = 垃圾，会被回收
local t = {data = "big data"}
t = nil    -- 原来的 table 不再可达，可被 GC

-- collectgarbage() 控制 GC
collectgarbage("collect")    -- 强制执行一次完整的 GC 周期
collectgarbage("count")      -- 返回当前内存使用量（KB）
print(collectgarbage("count"))  -- 例如: 23.5

-- collectgarbage(opt, arg)

collectgarbage("collect")   -- 执行一次完整的 GC
collectgarbage("count")     -- 返回内存使用量 (KB)
collectgarbage("restart")   -- 重启自动 GC
collectgarbage("stop")      -- 停止自动 GC
collectgarbage("step", 100) -- 执行一步 GC（参数越大工作量越多）
collectgarbage("setpause", 200)  -- 设置暂停参数（默认200，=200%）
collectgarbage("setstepmul", 200) -- 设置步进乘数（默认200）

-- 查看内存使用
local before = collectgarbage("count")
local t = {}
for i = 1, 100000 do t[i] = i end
local after = collectgarbage("count")
print(string.format("Memory: %.1f KB → %.1f KB", before, after))
collectgarbage("collect")
local cleaned = collectgarbage("count")
print(string.format("After GC: %.1f KB", cleaned))

-- 弱引用表允许 GC 回收其中被弱引用的对象
-- "k" = 键弱引用, "v" = 值弱引用, "kv" = 都弱引用

-- 缓存模式：不阻止 GC
local cache = setmetatable({}, {__mode = "v"})
local function getExpensiveData(id)
    if not cache[id] then
        cache[id] = {id = id, data = string.rep("x", 10000)}
    end
    return cache[id]
end

getExpensiveData(1)
getExpensiveData(2)
print(collectgarbage("count"))  -- 较高
collectgarbage("collect")
print(collectgarbage("count"))  -- 缓存中的数据还在（有引用）

-- 如果外部不再引用这些数据：
-- cache 中的值是弱引用，GC 可以回收

-- __gc 在对象被 GC 回收前调用
local mt = {
    __gc = function(self)
        print("Finalizing: " .. tostring(self.name))
    end
}

do
    local obj = setmetatable({name = "resource"}, mt)
    print("Created: " .. obj.name)
end  -- obj 超出作用域

collectgarbage("collect")  -- 触发 __gc
-- 输出: Finalizing: resource

-- 注意事项：
-- 1. __gc 的执行顺序不确定
-- 2. __gc 中不应抛出错误
-- 3. __gc 中引用的对象不会被回收
-- 4. 不要依赖 __gc 来释放关键资源（用显式 close）

-- 默认参数适合大多数场景
-- 但如果应用有特殊的内存使用模式，可以调优

-- 场景一：大量临时对象（游戏帧循环）
collectgarbage("setpause", 100)     -- 更积极地 GC
collectgarbage("setstepmul", 400)   -- 每步做更多工作

-- 场景二：大量长生命周期对象（服务器）
collectgarbage("setpause", 300)     -- 更少地 GC
collectgarbage("setstepmul", 100)   -- 每步做更少工作

-- 场景三：实时系统（避免 GC 暂停）
collectgarbage("stop")              -- 停止自动 GC
-- 手动在合适时机触发：
function onIdle()
    collectgarbage("step", 10)      -- 做一点 GC 工作
end

-- Lua 5.4 新增了分代 GC 模式
-- 原理：大多数对象"朝生夕灭"（generational hypothesis）

collectgarbage("generational")    -- 切换到分代模式
collectgarbage("incremental")    -- 切换回增量模式（默认）

-- 分代 GC 的优点：
-- - 年轻代频繁收集（回收短命对象效率高）
-- - 老年代较少收集（减少对长命对象的扫描）
-- - 整体 GC 暂停更短

-- 分代 GC 参数
collectgarbage("setminorpause", 20)   -- 次要收集间隔
collectgarbage("setmajorminorpause", 100)  -- 主要收集间隔

-- 何时使用分代 GC：
-- - 大量短生命周期对象（如 Web 请求处理）
-- - 较少的长生命周期对象
-- - 对延迟敏感的应用

-- 泄漏一：全局表持续增长
local globalCache = {}
function process(id)
    globalCache[id] = {data = "big"}    -- 永远不会被回收！
end

-- 修复：使用弱引用表
globalCache = setmetatable({}, {__mode = "v"})

-- 泄漏二：闭包引用了大对象
local function leak()
    local bigData = string.rep("x", 1000000)
    return function()
        return #bigData    -- 闭包持有 bigData 的引用
    end
end

-- 修复：只捕获需要的值
local function noLeak()
    local bigData = string.rep("x", 1000000)
    local size = #bigData    -- 只捕获数字
    return function()
        return size
    end
end

-- 泄漏三：循环引用
-- 注意：Lua 的 GC 可以处理循环引用！这不是真正的泄漏
-- 但如果配合 __gc，可能会阻止 GC