UE5 系统浏览之 GarbageCollection(GC 垃圾回收系统)

简介： 系统浏览第一站，GC，本文先梳理一个GC系统的浏览路径，基本分成5个核心阶段，并在文末提供了调试技巧与

📁 核心代码文件清单

Engine/Source/Runtime/CoreUObject/Public/UObject/
    ├── GarbageCollection.h          # GC策略定义
    ├── ObjectMacros.h               # `GENERATED_BODY()`的GC宏
    └── UObjectBase.h                # `UObject`生命周期函数

Engine/Source/Runtime/CoreUObject/Private/UObject/
    ├── GarbageCollection.cpp        # GC主逻辑 (90%代码)
    ├── UObjectGarbageCollection.cpp # 对象级回收实现
    └── AsyncPurge.cpp               # 异步清理线程

Engine/Source/Runtime/CoreUObject/Private/Serialization/
    └── ObjectWriter.cpp              # GC与序列化交互 (`FReferenceCollector`)

阶段1：GC核心机制与标记流程

模块入口
- 模块：CoreUObject
- 启动入口：声明在 UObjectGlobals.h→ CollectGarbage() ，定义在GarbageCollection.cpp->CollectGarbage(EObjectFlags KeepFlags, bool bPerformFullPurge)
- 内部调用函数：UE::GC::CollectGarbageInternal(KeepFlags, bPerformFullPurge);
标记阶段（Marking）
- 关键类：
  - FReachabilityAnalysisState::PerformReachabilityAnalysis()
  - FRealtimeGC → PerformReachabilityAnalysis()
- 关键函数：
  - PerformReachabilityAnalysis(...) (可达性分析)
    - StartVerseGC() （UE 新推出的 Verse 编程语言，这里是做了对它的 GC 标记功能的支持）
    - StartReachabilityAnalysis(...)(开始分析)
      - BeginInitialReferenceCollection(...)(判断是否并行处理)
      - MarkObjectsAsUnreachable(...)(标记不可达到的标签)
        
        FGCFlags::SwapReachableAndMaybeUnreachable()(翻转标记为)
      - MarkClusteredObjectsAsReachable(...)（按簇标记可达性）
      - MarkRootObjectAsReachable(...)(标记根节点的可达性)
文件路径：
- Engine/Source/Runtime/CoreUObject/Public/UObject/GarbageCollection.h
- Engine/Source/Runtime/CoreUObject/Private/UObject/GarbageCollection.cpp
- Engine/Source/Runtime/CoreUObject/Public/UObject/UObjectArray.h

阶段2：内存回收与销毁流程

回收阶段（Sweeping）
- 关键函数：
  - void FReachabilityAnalysisState::PerformReachabilityAnalysisAndConditionallyPurgeGarbage(bool bReachabilityUsingTimeLimit) 分析并回收的入口
  - UE::GC::PostCollectGarbageImpl<true>(ObjectKeepFlags); 真正回收操作的调用
  - UE::GC::GatherUnreachableObjects 搜集所有不可达对象
  - UnhashUnreachableObjects 解除对象的 hash 关联
  - IncrementalPurgeGarbage 实际的清理调用
    - IncrementalDestroyGarbage 销毁 Garbage （在 IncrementalPurgeGarbage 内部调用）
      - Object->ConditionalFinishDestroy(); 在 IncrementalDestroyGarbage 内部调用 UObject 的销毁函数，实现Object 的真正销毁
      - GUObjectPurge.DestroyObjects(bUseTimeLimit, TimeLimit, GCStartTime); 提供流程控制和系统管理

🔧 关键调试技巧

触发GC断点调试
- 控制台命令：
```
ForceGarbageCollection     // 强制触发完整GC
Obj List -unreachable       // 打印不可达对象
```
- 断点位置：
  - CollectGarbage()（回收入口）
  - IsValid(Object)（检测悬垂指针）
检测内存泄漏
- 日志过滤：
```
LogGarbage: Log      // 打印GC过程对象数
LogUObjectHash: Log  // 跟踪对象哈希表
```
- 工具：
  - 内存分析器：UnrealInsights → "Garbage Collection"轨道
常见崩溃场景分析

错误现象	根源代码	解决方法
“Attempted to access garbage!”	UObject::IsValid() 失败	检查弱引用升级UObject*
“Already in pending kill”	UObject::ConditionalBeginDestroy()被重复调用	清除无效定时器引用
“Missing CDO”	类默认对象（CDO）被GC回收	在构造函数中调用AddToRoot()

⚡ 终极验证项目

创建继承UObject的自定义类，验证：
- 在BeginDestroy()中输出日志
- 通过AddToRoot()使其常驻内存
模拟资源异步加载回收：
- 用FStreamableManager加载资源后释放引用
- 观察GC是否回收UAsset对象
制造循环引用：
- 两个UObject相互持有TStrongObjectPtr
- 用OBJ REFS命令检查引用环

阅读记录

FGCCSyncObject GC 系统特有的用于多线程同步的核心类工具，UE的GC 标记是并行的，这个类的作用就是确保多线程并行都完成，用于防止 GC 的误清除或这内存的损坏，他是单例，全局只有一个

类的声明在 GCScopeLock.h
类函数的定义在 GarbageCollection.cpp

FReachabilityAnalysisState GReachabilityState; 实际的 garbageCollect 是通过这个类的 CollectGarbage(KeepFlags, bPerformFullPurge);来执行的

CSV_CUSTOM_STAT UE 中用于自定义性能监控数据的核心宏之一，属于UE的 CSV 性能分析系统（Comma-Separated Values Profiler）

FMemory::Trim(); UE内存管理系统的核心函数之一，它的主要作用是主动释放引擎内部内存分配器保留的未使用内存，整理内存碎片，建议调用间隔大于 30s

FUObjectItem 这个结构体包含了 UObject 的可达性flag
EInternalObjectFlags 内部的物体标签enum，包含了可达性flag
GIsIncrementalReachabilityPending 标记增量可达性分析是否在进行中