Issue 60 / September 19th 2016There is no place like 127.0.0.1

Is reference counting slower than GC?

作者比較了自動資源管理最常見的兩種策略：reference counting 與 garbage collection，分析它們的策略差異與 trade-offs，然後⋯⋯就沒有然後了。其實我覺得這標題有點騙人，文章內容根本沒回答問題本身啊。不過作者對這兩種管理策略的描述很全面，如果你不熟它們的運作方式，這篇應該可以解答很多疑問。

簡單整理：（真的很簡單，千萬不要看了就不點進去讀內文）

• Reference counting 和 garbage collection 是完全不同的策略，其實不太能直接比較。
• Reference counting 會在每個 pointer assignment 造成 overhead，主要來自 CPU cores 之間的記憶體同步，以及額外的儲存空間（每個 object 都需要一點額外的位址儲存一個 counter）。
• Garbage collection 隔一段時間就需要 scan 記憶體，以決定要清理哪些東西。這需要大量記憶體同步，在多數實作中會造成整個程式暫時停頓，但在絕大多數應用中微不足道。
• Garbage collection 的速度與記憶體用量成反比（因為要 scan 的記憶體變多）。Reference counting 沒有這個問題，但 cycle detection（例如 CPython 和 D 的實作）會讓這個問題更複雜。
• 在 reference counting 下，所有記憶體用量都是必須的（除了存 counter 的 overhead 外）；garbage collection 會讓程式的記憶體整體用量增加，因為垃圾沒有馬上被清掉。

Let’s Build Reference Counting

難道我私底下是狂熱的 reference counting 信徒也要告訴你嗎？

說到 reference counting，我最喜歡的 implementation 就是 Objective-C runtime 了啊。那些說什麼 reference counting 效率不好問題一堆的人都該去看看它的實作再來說嘴，是你自己不會 optimise 做出來才那麼慢好嗎。(白眼

Mike Ash 在這篇舊文裡用一個簡化過的實作，大概解釋了 Apple 是怎麼設計他們的 reference counting 系統。推薦所有剛接觸 Objective-C、Swift、或者想了解 memory management 的人一讀。Comments 裡還釣到那時候一點也不有名的 Chris Lattner 出來吐槽他的實作和 ARC 不相容。XD

不過如果你就只照著這篇文章的做法，那麼你的系統要嘛只能手動記憶體管理（像沒有 ARC 的 Objective-C），要嘛肯定會很慢。Objective-C，尤其 ARC 出現後，實作了一些很瘋狂的最佳化，才能達到這麼優秀的效率。但這些最佳化雖然很猛，也難逃 leaky abstraction 法則，在一些 edge cases 裡會做錯事，即使最有經驗的人也可能中招。

Why wind turbines have three blades

我總是會問「為什麼要這麼做」，但得到的回答總是「喔因為這本來就是這樣做」。沒人知道為什麼自己為什麼要這麼做。沒有人仔細想過商業上的事情。
— Steve Jobs

你有想過為什麼現代的螺旋槳和風力發電機都是三片扇葉嗎？其實在看這篇文章之前我是沒有啦。不過如果你去 Google，就會找到很多資料告訴你這是因為 shadow effect：當扇葉旋轉時，會帶動經過空間的空氣，進而影響到下一個扇葉對風的轉換效率。類似的概念也適用於風車間擺放的距離：如果放太近，風車就會互相干擾，讓發電效率降低。

但航空學家 Paul Lipps 相信重要的不是發電效率，而是發電量——即使效率較低，只要扇葉夠多、風車夠密，總能量就能贏。但他設計的系統打不過大廠，並沒有受到廣泛採用，然後⋯⋯就沒有然後了，他在 2011 年因肺癌過世，後無傳人。

把主題拉回軟體工程，這種莫名其妙的信仰也是俯拾皆是。最著名就是 Un*x 系統的 /bin、/usr/bin、/usr/local/bin 等路徑。有人會告訴你這是為了分類系統工具、distribution 工具、使用者工具、site 工具一堆有的沒的，但其實一開始 /usr 出現的原因只有一個：Thompson 和 Ritchie 的磁碟空間用完了，所以買了個新的掛在 /usr，並在裡面 duplicate 了 root directory 架構。之後的系統只是盲目照抄了這個 implementation detail，並自己為這個毫無道理的區別賦予理由，當作教條遵守。這種不問原因的教條代表少了可能性，可能也讓我們錯過了更好的選擇，誰知道。

我們需要更多 Paul Lipps。不是因為天才能看穿凡人無法克服的障礙（見標題文章的 Reddit 討論；很多人提出反論），而是沒有根據的盲目信仰需要被勇敢地挑戰。

I’ve begun giving ominous responses to catcallers.

教你怎麼應對路上亂搭訕的混蛋。以下節錄。

「你好漂亮」
「最危險的生物通常如此」

「你有男朋友嗎？」
「你知道螳螂的交配習性嗎？」

「我可以請你吃晚餐嗎？」
「好啊，最近的殯儀館在哪？」

「有男人了嗎？」
「我在衣櫥裡放了幾個當存糧。」