• 垃圾回收:当程序创建对象,数组等引用类型实体时,系统会在内存中为之分配一块内存区,对象就保存在内存区中,当内存不再被任何引用变量引用时,这块内存就变成了垃圾,等待垃圾回收机制去进行回收。
1. Go 语言GC(垃圾回收)的工作原理
标记清除算法三色标记法写屏障技术标记(Mark)清除(Sweep)问题三色标记法白色灰色黑色白色对象即可需要清理的对象,而黑色对象均为根可达的对象,不能被清理白色灰色黑色灰色
A (黑) -> B (灰) -> C (白) -> D (白)

正常情况下,D 对象最终会被标记为黑色,不应被回收。但在标记和用户程序并发执行过程中,用户程序删除了 C 对 D 的引用,而 A 获得了 D 的引用。标记继续进行,D 就没有机会被标记为黑色了(A 已经处理过,这一轮不会再被处理。在一轮中黑色就是一种最终状态了,因为它在变为黑色的同时它的子对象会被加入到灰色中,所以改变了对象指针后,白色只有在下一轮全部一起变白时才进行判断)。

A (黑) -> B (灰) -> C (白) ↓D (白)
内存屏障技术
2. Java的垃圾回收
  • 当前Java虚拟机的垃圾收集采用分代收集算法,一般根据对象存活周期的不同将内存分为新生代老年代。在新生代中,每次收集都会有大量对象死去,可以选择“标记-复制”算法,只需要付出少量对象的复制成本就可以完成每次垃圾收集。 而老年代的对象存活几率是比较高,而且没有额外的空间对它进行分配担保,所以我们选择“标记-清除”或“标记-整理”算法进行垃圾收集。


    直到现在为止还没有最好的垃圾收集器出现,更加没有万能的垃圾收集器,我们能做的就是根据具体应用场景选择适合自己的垃圾收集器
3. Go和Java的垃圾回收对比

3.1 垃圾回收区域

  • Go内存会分成堆区(Heap)和栈区(Stack)两个部分,程序在运行期间可以主动从区申请内存空间,这些内存由内存分配器分配并由垃圾收集器负责回收。栈区的内存由编译器自动进行分配和释放,栈区中存储着函数的参数以及局部变量,它们会随着函数的创建而创建,函数的返回而销毁。Go堆是Go垃圾收集器管理的主要区域
  • Java内存运行时区域的各个部分,其中程序计数器、虚拟机栈、本地方法栈3个区域随着线程而生,随着线程而灭;栈中的栈帧随着方法的进入和退出而有条不紊地执行着出栈和入栈的操作,每个栈帧中分配多少内存基本是在类结构确定下来时就已知的。而Java堆和方法区则不同,一个接口中的多个实现类需要的内存可能不同,一个方法中的多个分支需要的内存也可能不一样,我们只有在程序处于运行期间时才能知道会创建哪些对象这部分内存的分配和回收都是动态的,因此,Java堆和方法区是Java垃圾收集器管理的主要区域
  • 程序计数器:是一块较小的内存空间,它可以看作是当前线程所执行的字节码的行号指示器,各条线程之间计数器互不影响,独立存储。
  • 虚拟机栈:它描述的是 Java 方法执行的内存模型:每个方法在执行的同时都会创建一个栈帧(Stack Frame,是方法运行时的基础数据结构)用于存储局部变量表、操作数栈、动态链接、方法出口等信息。每一个方法从调用直至执行完成的过程,就对应着一个栈帧在虚拟机栈中入栈到出栈的过程。
  • 本地方法栈:它与虚拟机栈所发挥的作用是非常相似的,它们之间的区别不过是虚拟机栈为虚拟机执行 Java 方法(也就是字节码)服务,而本地方法栈则为虚拟机使用到的 Native 方法服务
  • Java 堆:它是 Java 虚拟机所管理的内存中最大的一块。Java 堆是被所有线程共享的一块内存区域,在虚拟机启动时创建。此内存区域的唯一目的就是存放对象实例,几乎所有的对象实例都在这里分配内存。
  • 方法区:它与 Java 堆一样,是各个线程共享的内存区域,它用于存储已被虚拟机加载的类信息、常量、静态变量、即时编译器编译后的代码等数据。

3.2 收集算法

  • Java是采用分代收集算法(其中新生代用标记-复制算法,老生代使用“标记-清除”或“标记整理”算法),Go是采用标记清除算法结合三色标记法写屏障技术
  • 标记清除算法
  • 标记复制算法
  • 标记整理算法

3.3 总结

  • 从垃圾回收的角度来说,经过多代发展,Java的垃圾回收机制较为完善,Java划分新生代、老年代来存储对象。对象通常会在新生代分配内存,多次存活的对象会被移到老年代,由于新生代存活率低,产生空间碎片的可能性高,通常选用“标记-复制”作为回收算法,而老年代存活率高,通常选用“标记-清除”或“标记-整理”作为回收算法,压缩整理空间。
  • ​Go是非分代的、并发的、基于三色标记和清除的垃圾回收器,它的优势要结合它tcmalloc内存分配策略才能体现出来,因为小微对象的分配均有自己的内存池,所有的碎片都能被完美复用,所以GC不用考虑空间碎片的问题。
参考

java垃圾回收和Go垃圾回收