Copying GC (Part two :Multi Space Copying GC)
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近似深度優先搜尋方法
Paul R.Wilson、Michael S.Lam、Thomas G.Moher,1991
這個方法只是近似深度優先搜尋，但可以做到深度優先執行GC複製演算法。
Cheney的GC複製演算法
假設所有物件都是2個字，下圖所示是物件間的引用關係。
下圖所示是執行該演算法時候，各個物件所在的頁面
右上角數字是頁面編號，假如說頁面容量是6個字（只能放3個物件）。
從上圖不難看出，A,B,C是相鄰的，這就是比較理想的狀態。對於其他物件來說，降低了連續讀取的可能性，降低了快取命中率。
在下面1-4頁中，同一個頁面的物件甚至都沒有引用關係（頁面1中D和頁面2中HI，有引用關係，但是不命中，需要讀記憶體資料到catch），這樣就不得不從記憶體上再去讀。一直這樣下去可想而知，有很多的物件會是這樣的分佈狀態。
前提
在這個方法中有下面四個變數。
- $page: 將堆分割成一個個頁面的陣列。$page[i]指向第i個頁面的開頭。
- $local_scan：將每個頁面中搜索用的指標作為元素的陣列。$local_scan[i]指向第i個頁面中下一個應該搜尋的位置。
- $major_scan：指向搜尋尚未完成的頁面開頭的指標。
- $free：指向分塊開頭的指標。
先複製A到To空間，然後複製他們的孩子B,C，都被放置到了0頁。如下圖示：
- 因為A已經搜尋完畢，所以$local_scan[0]指向B。
- $free指向第一頁的開頭，也就是說下一次複製物件會被安排在新的頁面。在這種情況下，程式會從$major_scan引用的頁面和$local_scan開始搜尋。
- 當物件被複制到新頁面時，程式會根據這個頁面的$local_scan進行搜尋，直到新頁面物件被完全佔滿為止。
- 此時因為$major_scan還指向第0頁，所以還是從$local_scan[0]開始搜尋，也就是說要搜尋B。
- 複製了D（B引用的物件），放到了$page[1]開頭。像這樣的頁面放在開頭時候，程式會使用該頁面的$local_scan進行搜尋。此時$local_scan[0]暫停，$local_scan[1]開始。之後複製了H,I。
- 這裡第一頁滿了，所以$free指向第二頁開頭。因此$local_scan[1]暫停搜尋，程式$local_scan[0]開始搜尋。（即對B物件再次進行搜尋，看有沒有其他孩子。）
- 可以看到B的孩子E被複制到了$page[2],同樣，對$local_scan[0]再次進行暫停，對E用local_scan[2]進行搜尋。
- 因此複製了J,K。
- 通過對J,K的搜尋頁面2滿了，$free指向了頁面3。再次回到$local_scan[0]進行搜尋。
- 搜尋完物件C，複製完A到O的所有物件之後狀態如下圖所示。
這樣就搜尋完了第0頁($major_scan),雖然還沒有搜尋完子物件，但是孩子沒有孩子，所以現在這個狀態，和搜尋完後是一樣的。
執行結果
該方法是如何安排物件的呢？如下圖示：
很明顯能看出與Cheney的複製演算法不同，不管下一個頁面在哪裡，物件之間都存在引用關係。
該方法，採用了不完整的廣度優先，它實際上是用到了暫停的。從一開始我們就根據關係，然後進行暫停，將有關係的物件安排到了一個頁面中。
多空間複製演算法
GC複製演算法最大的缺點就是隻能利用半個堆。
但是如果我們把空間分成十份，To空間只佔一份那麼這個負擔就站到了整體的1/10。剩下的8份是空的，在這裡執行GC標記清除演算法。
多空間複製演算法，實際上就是把空間分成N份，對其中兩份進行GC複製演算法，對其中(N-2)份進行GC標記-清除。
multi_space_copying()函式
muti_space_copying(){
$free = $heap[$to_space_index]
for(r :$roots)
*r = mark_or_copy(*r)
for(index :0..(N-1))
if(is_copying_index(index) == FALSE)
sweep_block(index)
$to_space_index = $from_space_index
$from_space_index = ($from_space_index +1) % N
}將堆分為N等份，分別是$heap[0],$heap[1]...$heap[N-1]。這裡的$heap[$to_space_index]表示To空間，每次執行GC時，To空間都會像$heap[0],$heap[1]...$heap[N-1]，$heap[0],這樣進行替換。Form空間在To空間的右邊，也就是$heap[1]...$heap[N-1]。
- 其中第一個for迴圈，為活動物件打上標記。能看出來是標記清除演算法中的一個階段。
- 其中第一個for迴圈，當物件在From空間時，mark_or_copy()函式會將其複製到To空間，返回複製完畢的物件。如果obj在除Form空間以外的其他地方mark_or_copy()會給其打上標記，遞迴標記或複製它的子物件。
- 其中第二個for迴圈，是清除階段。對除From和To空間外的其他空間，把沒有標記的物件連線到空閒連結串列。
- 最後將To和From空間向右以一個位置，GC就結束了。
mark_or_copy()
mark_or_copy(obj){
if(is_pointer_to_from_space(obj) == True)
return copy(obj)
else
if(obj.mark == FALSE)
obj.mark == TRUE
for(child :children(obj))
*child = mark_or_copy(*child)
return obj
}調查引數obj是否在From空間裡。如果在From空間裡，那麼它就是GC複製演算法的物件。這時就通過copy()函式複製obj，返回新空間的地址。
如果obj不在From空間裡，它就是GC標記-清除演算法的物件。這時要設定標誌位，對其子物件遞迴呼叫mark_or_copy()函式。最後不要忘了返回obj。
copy()
copy(obj){
if(obj.tag != COPIED)
copy_data($free, obj, obj.size)
obj.tag = COPIED
obj.forwarding = $free
$free += obj.size
for(child :children(obj.forwarding))
*child = mark_or_copy(*child)
return obj.forwarding
}遞迴呼叫不是copy()函式，而是呼叫mark_ or_copy()函式。如果物件*child是複製物件，則通過mark_or_copy() 函式再次呼叫這個copy()函式。
執行過程
將記憶體分為4等份。如下圖示：
To空間$heap[0]空著，其他三個都被佔用。這個狀態下，GC就會變為如下如示：
我們將$heap[0]作為To空間，將$heap[1]作為From空間執行GC複製演算法。此外$heap[2]和$heap[3]中執行GC標記-清除演算法，將分塊連線到空閒連結串列。
當mutator申請分塊時候，程式會從空閒連結串列或者$heap[0]中分割出塊給mutator。
接下來，To空間和From空間都向後移動一個位置。mutator重新開始。
這次$heap[1]是To空間，$heap[2]From空。這種狀態下執行就會變為下圖所示：
$heap[2]的活動物件都被複制到了$heap[1]中，在$heap[0]和$heap[3]中執行GC標記清除。然後From和To後移一次。
優缺點
優點
提高記憶體利用率：沒有將記憶體空間二等分，而是分割了更多空間。
缺點
GC標記清除，分配耗時，分塊碎片化。當GC標記清除演算法的空間越小的時候，該問題表現的越不突出。例如將記憶體分為3份的情況下。