go GC 垃圾回收机制

垃圾回收(Garbage Collection，简称GC)是编程语言中提供的自动的内存管理机制，自动释放不需要的对象，让出存储器资源，无需程序员手动执行。

Golang中的垃圾回收主要应用三色标记法，GC过程和其他用户goroutine可并发运行，但需要一定时间的STW(stop the world)，STW的过程中，CPU不执行用户代码，全部用于垃圾回收，这个过程的影响很大，Golang进行了多次的迭代优化来解决这个问题。

Go V1.3之前的标记-清除(mark and sweep)算法

此算法主要有两个主要的步骤：

• 标记(Mark phase)
• 清除(Sweep phase)

第一步，暂停程序业务逻辑, 找出不可达的对象，然后做上标记。第二步，回收标记好的对象。

操作非常简单，但是有一点需要额外注意：mark and sweep算法在执行的时候，需要程序暂停！即 STW(stop the world)。也就是说，这段时间程序会卡在哪儿。

第二步, 开始标记，程序找出它所有可达的对象，并做上标记。如下图所示：

第三步, 标记完了之后，然后开始清除未标记的对象. 结果如下.

第四步, 停止暂停，让程序继续跑。然后循环重复这个过程，直到process程序生命周期结束。

标记-清扫(mark and sweep)的缺点

• STW，stop the world；让程序暂停，程序出现卡顿 (重要问题)。
• 标记需要扫描整个heap
• 清除数据会产生heap碎片

所以Go V1.3版本之前就是以上来实施的, 流程是

Go V1.3 做了简单的优化,将STW提前, 减少STW暂停的时间范围.如下所示

这里面最重要的问题就是：mark-and-sweep 算法会暂停整个程序 。

Go是如何面对并这个问题的呢？接下来G V1.5版本 就用三色并发标记法来优化这个问题.

Go V1.5的三色并发标记法

三色标记法 实际上就是通过三个阶段的标记来确定清楚的对象都有哪些. 我们来看一下具体的过程.

第一步 , 就是只要是新创建的对象,默认的颜色都是标记为“白色”.

这里面需要注意的是, 所谓“程序”, 则是一些对象的跟节点集合.

所以上图,可以转换如下的方式来表示.

第二步, 每次GC回收开始, 然后从根节点开始遍历所有对象，把遍历到的对象从白色集合放入“灰色”集合。

第三步, 遍历灰色集合，将灰色对象引用的对象从白色集合放入灰色集合，之后将此灰色对象放入黑色集合

第四步, 重复第三步, 直到灰色中无任何对象.

第五步: 回收所有的白色标记表的对象. 也就是回收垃圾.

以上便是三色并发标记法, 不难看出,我们上面已经清楚的体现三色的特性, 那么又是如何实现并行的呢?

Go是如何解决标记-清除(mark and sweep)算法中的卡顿(stw，stop the world)问题的呢？