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⛽️今天的内容是   Go的垃圾回收(GC)机制   ⛽️💻💻💻

GC简介 

GC(Garbage Collection)垃圾回收是一种自动管理内存的方式，支持GC的语言无需手动管理内存，程序后台自动判断对象是否存活并回收其内存空间，使开发人员从内存管理上解脱出来。

Go的GC

采用标记-清理（Mark-and-Sweep）算法

触发GC机制

  1. 在申请内存的时候，检查当前已分配的内存是否大于上次GC后的内存的2倍，若是，则触发GC（主GC线程为当前M）
  2. 监控线程发现上次GC的时间已经超过两分钟了，触发；将一个G任务放到全局G队列中去。（主GC线程为执行这个GC任务的M）
  3. 手动触发：runtime.GC方法

Go GC特征

  • 三色标记
  • 并发标记和清扫
  • 非分代
  • 非紧缩
  • 写屏障

GC流程

  1. stop the world，设置gcwaiting=1，等待所有的M休眠；此时所有的业务逻辑代码都停止；
  2. 标记：分配gc标记；
  3. 任务，唤醒 gcproc个 M（就是第一步休眠的那些），分别做这个，直到所有的M都做完，才结束；并且所有M再次进入休眠
  4. 清理：有一个单独的goroutine去清理已经标记的内存对象块
  5. start the world，设置gcwaiting=0，唤醒所有的M（不会超过P个数）

stop the world

  1. 设置gcwaiting=1，每一个G任务之前会检查一次这个状态，如是，则会将当前M休眠；
  2. 如果这个M里面正在运行一个长时间的G任务，则主动发出抢占标记，让当前G任务中断，再运行下一个G任务的时候，就会走到第1步
  3. 一直等待所有的M进入休眠，此时所有的业务逻辑代码都停止

标记

  1. 根据gcproc的个数，分配成gcproc任务段；唤醒gcproc-1个M来执行（当前M也算一个）
  2. 对于一个M，唤醒前设置它的helpgc标记，唤醒之后这个M会立马判断这个标记，如是，则开始做分配给自己的标记任务，如果先做完了，就会从别的M里面找一些来做
  3. 等每一个M都做完，会再次进入休眠

清理

  1. 通过设置参数，可以以一个单独goroutine运行，这个功能是在1.3版本之后增加的，这样的话就直接到下一步了，清理过程不是stw的
  2. 也可以串行的在主GC线程执行；这样的话则清理过程也是stw的，

start the world

  1. 设置gcwaiting=0
  2. 唤醒P个M来继续做G任务（此时没有helpgc标记），业务逻辑代码开始

三色标记

标记方法采用三色标记法

  1. 程序开始时有黑白灰三个集合，初始时所有对象都是白色；
  2. 从root对象开始标记，将所有可达对象标记为灰色；
  3. 从灰色对象集合取出对象，将其引用对象标记为灰色，放入灰色集合，并将自己标记为黑色；
  4. 重复第三步，直到灰色集合为空，即所有可达对象全部都被标记；
  5. 标记结束后，不可达白色对象即为垃圾，对内存进行迭代清扫，回收白色对象；
  6. 重置GC状态；

非分代

java采用分代回收（按照对象生命周期长短划分不同的代空间，生命周期长的放入老年代，短的放入新生代，不同代有不同的回收算法和回收频率），Go没有分代，一视同仁；

非紧缩

在垃圾回收之后不会进行内存整理以清除内存碎片；

写屏障

在并发标记的过程中，如果应用程序修改了对象图，就可能出现标记遗漏的可能，写屏障是为了处理标记遗漏的问题。

垃圾回收优化

STW 会停掉所有的 goroutine，专心进行垃圾回收，待垃圾回收结束后再恢复 goroutine。而 STW 时间的长短直接影响了应用的执行，如果时间过长，那将是灾难性的。为了缩短 STW 时间，golang 不对优化垃圾回收算法，其中写屏障（Write Barrier）和辅助GC（Mutator Assist）就是两种优化垃圾回收的方法。

写屏障（Write Barrier）：上面说到的 STW 的目的是防止 GC 扫描时内存变化引起的混乱，而写屏障就是让 goroutine 与 GC 同时运行的手段，虽然不能完全消除 STW，但是可以大大减少 STW 的时间。写屏障在 GC 的特定时间开启，开启后指针传递时会把指针标记，即本轮不回收，下次 GC 时再确定。
辅助 GC（Mutator Assist）：为了防止内存分配过快，在 GC 执行过程中，mutator 线程会并发运行，而 mutator assist 机制会协助 GC 做一部分的工作。