Recolector de basura para niños

Un recolector de basura (del inglés garbage collector) es un sistema especial que ayuda a los programas de computadora a manejar su memoria de forma automática. Imagina que es como un asistente que se encarga de limpiar y organizar el espacio de trabajo de un programa. Esto es muy útil en algunos lenguajes de programación que se ejecutan paso a paso (interpretados) o de forma semi-automática.

Recolección de basura informática. El espacio de memoria se va llenando con diferentes "objetos" (representados con colores), también pueden destruirse algunos de ellos, dejando "huecos" en el espacio de memoria. Cuando ya no queda espacio disponible, o cuando lo decide la rutina de recolección de basura, la memoria es "compactada", colocando todos los "objetos" que se están usando al principio, y consolidando todos los "huecos" de memoria al final, quedando así una gran área de memoria disponible para la futura creación de objetos.

¿Quién inventó el recolector de basura?

El concepto de recolector de basura fue creado por John McCarthy en 1958. Lo diseñó para el lenguaje de programación Lisp. Su idea era que los programadores no tuvieran que preocuparse por liberar la memoria manualmente.

¿Por qué los programas necesitan gestionar la memoria?

Todos los programas de computadora necesitan usar un espacio de memoria para funcionar. Esta memoria es como un cuaderno donde el programa anota y guarda información mientras trabaja.

¿Cómo se gestiona la memoria en un programa?

Un programa debe:

• Pedir espacio en la memoria cuando lo necesita.
• Liberar ese espacio cuando ya no lo usa.
• Organizar los espacios libres para que estén juntos.
• Saber qué partes de la memoria están ocupadas y cuáles no.

Normalmente, los programadores usan herramientas especiales para estas tareas. Sin embargo, ellos son los responsables de usar estas herramientas correctamente.

¿Qué problemas puede haber con la gestión manual de memoria?

Cuando el programador maneja la memoria directamente, puede cometer errores. Por ejemplo, podría olvidar liberar un espacio de memoria que ya no usa. Si esto ocurre muchas veces, el programa podría quedarse sin memoria y dejar de funcionar.

Para evitar estos problemas, existe la gestión de memoria "implícita" o automática. Con esta opción, el programador no tiene que preocuparse por reservar o liberar memoria. Esto es muy útil en lenguajes como Lisp o Prolog, donde el programador se enfoca más en lo que quiere lograr que en cómo se guarda la información.

¿Cómo funciona un recolector de basura?

Cuando un lenguaje de programación tiene un recolector de basura, el programador no necesita decirle al programa que libere memoria. La memoria se reserva y se libera de forma automática.

¿Cómo se reserva la memoria automáticamente?

• En lenguajes de programación orientada a objetos: Cada vez que el programador crea un "objeto" (que es como una pieza de información con sus propias características), el sistema reserva la memoria necesaria. El programador no necesita saber cuánto espacio se usa.
• En lenguajes declarativos: Cuando se construye una "expresión" (una instrucción o cálculo), se reserva memoria de forma inteligente. El programador tampoco se da cuenta de este proceso.

¿Cuándo actúa el recolector de basura?

Cuando un programa se prepara para ejecutarse (se "compila"), se le añade automáticamente una parte de código que es el recolector de basura. Esta parte se activa de vez en cuando, sin que el programador tenga que hacer nada.

El recolector de basura sabe qué espacios de memoria se han reservado. También, el sistema ayuda a contar cuántas veces se está usando o "referenciando" cada espacio de memoria.

Cuando el recolector de basura se activa, revisa todos los espacios de memoria que están reservados. Si un espacio ya no está siendo usado por ninguna parte del programa (su contador de referencias llega a cero), el recolector lo libera.

Este proceso de limpieza toma un poco de tiempo. Durante ese tiempo, el programa no está haciendo su tarea principal. Por eso, el recolector de basura no puede activarse con demasiada frecuencia.

¿Cuándo se ejecuta el recolector de basura?

Decidir el momento exacto para ejecutar el recolector de basura es importante. Hay varias formas de hacerlo:

• Esperar a que la memoria esté casi llena.
• Activar el recolector cuando la memoria libre baje de cierto nivel.
• Ejecutarlo a intervalos de tiempo regulares.
• Hacerlo justo antes de que el programa necesite reservar más memoria.
• Permitir que el programador lo active manualmente si lo desea.

Ventajas y desventajas del recolector de basura

El recolector de basura tiene sus puntos buenos y malos, que son lo contrario de la gestión manual de memoria.

Ventajas

• Los programadores no cometen errores al manejar la memoria.
• Los programadores se liberan de la tarea repetitiva de gestionar la memoria.

Desventajas

• La memoria puede permanecer ocupada más tiempo del necesario.
• El recolector de basura puede causar pequeñas pausas en el programa mientras hace su trabajo. Esto puede ser un problema en sistemas que necesitan funcionar sin interrupciones, como los de tiempo real.

¿Cómo se implementa el recolector de basura?

Aunque podría ser una herramienta separada, el recolector de basura suele ser una parte fundamental del diseño de algunos lenguajes de programación. Para que funcione, se necesitan dos cosas:

• El "compilador" (la herramienta que traduce el código del programador a un lenguaje que la computadora entiende) debe dar la información necesaria al recolector de basura, como el contador de referencias.
• El "entorno de ejecución" o "máquina virtual" (el sistema donde corre el programa) debe tener la parte de código que hace el trabajo del recolector de basura.

Ejemplos de lenguajes con recolector de basura

Véase también

En inglés: Garbage collection (computer science) Facts for Kids

• Conteo de referencias
• Fuga de memoria