Go语言 - 内存管理

1.自动内存管理

又称GC，保证内存使用的正确性与安全性

任务：

为新对象分配内存， 找到存活对象， 回收死亡对象的内存空间

GC的一些概念：

Mutator:业务线程，分配新对象，修改对象指向关系

Collector：GC线程，找到存活对象，回收死亡对象的内存空间，必须感知对象指向关系的改变，防止父对象被回收而子对象没有被回收

Serial GC:只有一个collector执行

Parrallel GC:支持多个collector同时回收GC

Concurrent GC:mutator(s) 和collector(s)可以同时执行

追踪GC：

1.标记根对象（堆，栈，全局变量区）

2.找到可达对象（保留下来的变量，将1， 2标记为存活对象，没被标记的为回收对象）

3.清理不可达对象，有以下方法，根据对象周期来选择不同策略：

copying gc：将回收对象剪切到另外的内存空间

mark-sweep gc:将回收对象内存标记为可分配

compact gc:原地整理内存空间

GC策略：

1.分代GC，每经过一次GC且存活后，年龄 + 1，为年轻代与老年代分区。

对年轻代使用copying gc，老年代使用mark-sweep gc，以增加吞吐量

2.引用计数，每被引用，引用数 + 1，优先回收引用数为0的对象

实例是c++11的智能指针

优点是内存操作平摊到了程序执行种，缺点是开销大，无法回收环形结构，依然可能引发暂停

缺点是可以解决的，并非固有的缺点。

2.Go内存管理及优化

Go内存分配：

提前向OS申请一大块内存，在其划分为大块，再继续划分为特定大小的小块，用于对象分配

Go缓存TCMalloc(thread caching)：

用于快速为对象分配内存空间

 堆内存管理优化：

为海量小型对象（<128B）分配内存地址，是十分耗时的工作

Balanced GC: 放弃g - m - p路径的内存分配方式，而是为g绑定一大块内存（1KB），使用三个指针维护，base，end，top，只需移动top指针来维护内存。（针对小对象noscan的优化策略）

noscan:不包含指针的对象

bitmap:便于快速寻址

 回收小对象使用copying gc，以防止一个小对象阻碍一个gab的回收。

3.编译器和静态分析

 编译器执行流程：
Go 语言编译过程概述 | Go 语言设计与实现https://draveness.me/golang/docs/part1-prerequisite/ch02-compile/golang-compile-intro/静态分析：

属于编译器后端，不执行程序代码，推导程序行为。分为控制流与数据流

过程内分析与过程间分析：

• Intra-procedural analysis: 函数内分析：在函数内进行控制流和数据流的分析

• Inter-procedural analysis: 函数间分析：除了函数内的分析，还需要考虑跨函数的数据流和控制流，例如参数传递，函数返回值等

4.Go编译器优化

函数内联：

内联：编译时将被调用函数的函数体的副本替换到调用位置上，同时重写代码以反映参数的绑定

优点：减少开销，将过程间分析转换为过程内分析

缺点：编译过大

大多数情况内联是正向优化

逃逸分析：

• 定义：分析代码中指针的动态作用域，即指针在何处可以被访问

• 大致思路

• 从对象分配处出发，沿着控制流，观察数据流。若发现指针 p 在当前作用域 s:

  • 作为参数传递给其他函数；
  • 传递给全局变量；
  • 传递给其他的 goroutine;
  • 传递给已逃逸的指针指向的对象；

• 则指针 p 逃逸出 s，反之则没有逃逸出 s.

• 优化：未逃逸出当前函数的指针指向的对象可以在栈上分配

  • 对象在栈上分配和回收很快：移动 sp 即可完成内存的分配和回收；
  • 减少在堆上分配对象，降低 GC 负担。