Golang 的垃圾回收机制

Golang 的垃圾回收机制

垃圾回收机制的目标

• 低延迟：最小化停顿时间，提高程序的实时性；
• 高吞吐：高效回收内存，减少对程序性能的影响；
• 并发性：大部分 GC 工作与用户程序并发，减少直接停顿；
• 简单性：避免复杂的调优参数，默认适用于大多数场景；

垃圾回收算法

Golang 使用并发三色标记清除算法，结合写屏障技术实现高效的垃圾回收。

三色标记法

• 白色对象：未被访问的对象（待回收）；
• 灰色对象：已被访问，但其引用的子对象未被检查；
• 黑色对象：已被访问，且所有子对象也被检查过（存活对象）；

流程

• 起初所有对象都是白色的；
• 从根对象（栈、全局变量等）出发，扫描所有可达对象，并标记为灰色，将灰色对象放入待处理队列；
• 从待处理队列当中取出灰色对象，将其引用的对象标记为灰色并放入队列，当标记完全部引用对象后将这个灰色对象标记为黑色；
• 重复上一步，直到待处理队列为空，此时白色对象即为不可达的对象，将白色对象回收。

写屏障

由于标记和程序执行是并发执行的。这就产生了一个问题，在标记过程中，如果有新的引用产生，如果引用者已经被标记为黑色，新的引用如果被标为白色，由于黑色对象不会被重新扫描，那么在一次标记结束时，这个新产生的引用将会被清除。为了避免上述情况的发生，Golang 的 GC 机制引入了写屏障，即在内存写操作前，约定已经被标记为黑色的对象不可以引用白色的对象。因此，基于上述约定，在 GC 开始时，无论是新创建的对象还是对象引用改变，都会被先标记为灰色，而不是标记为白色。

垃圾回收的触发条件？

• 系统触发；
• 系统监控：超过 2 min 没有产生任何 GC 时，强制触发 GC；
• 步调（Pacing）算法：步调算法的核心思想是控制内存增长的比例，当内存分配达到一定比例时，触发 GC；
• 手动触发：开发者在业务代码中自行调用 runtime.GC 来触发 GC。