go的GC

GC主要作用于堆区。

相比于C、C++等语言手动管理内存机制，go具备GC机制。GC的意思是垃圾回收，用以回收不再使用的内存空间。GC期间可能发生STW问题，go一直在迭代优化GC，以降低GC导致STW的时间。

设计原理

标记清除法

  • 标记阶段：从根对象出发查找并标记堆中所有的存活的对象
  • 清除阶段：回收未被标记的对象的内存空间，并追加到空闲链表里

标记清除法需要暂定程序运行（较长的STW），执行标记清除之后，才恢复程序执行。

三色标记法

三色标记法是对标记清除法的改进，进一步减少了STW的时间。

  • 白色对象

    潜在的垃圾，其内存可能会被垃圾收集器回收

  • 黑色对象

    活跃的对象，包括不存在任何引用外部指针的对象以及从根对象可达的对象

  • 灰色对象

    活跃的对象，因为存在指向白色对象的外部指针，垃圾收集器会扫描这些对象的子对象

工作过程：

  1. 从灰色对象的集合中选择一个灰色对象并将其标记成黑色；
  2. 将黑色对象指向的所有对象都标记成灰色，保证该对象和被该对象引用的对象都不会被回收；
  3. 重复上述两个步骤直到对象图中不存在灰色对象；

因为需要暂停整个程序以完成三色标记+清除，三色标记法依然需要较长的STW。

所以，为了减少垃圾回收带来的STW时间过长问题，我们需要可以采取增量或并发GC的方式，加快GC。

混合写屏障

要实现正确的增量或并发GC,需要保证三色不变性，而三色不变性是通过屏障技术实现的（go中实现的是混合写屏障）

增量和并发收集

  • 增量收集

    增量地标记和清除垃圾，虽然会增加单次GC周期，但是会减少单次程序暂停的最长时间

  • 并发收集

    利用多核CPU的优势，加快垃圾收集

触发时机