golang 垃圾回收(一)概述 2020年6月3日

本文介绍了Golang的垃圾回收(GC)和引用计数(RC),探讨了垃圾回收的由来、逃逸分析以及如何实现。Golang的垃圾回收采用三色标记法,通过内存屏障技术减少STW时间,确保程序的高效运行。逃逸分析则帮助确定对象在栈或堆上的分配。

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  • 概述
  • GC & RC
    • 垃圾回收的由来
    • 逃逸分析的由来
  • 垃圾回收,怎么实现?
    • 什么样的是垃圾?
    • 怎么把垃圾找出来?
    • 内存屏障

概述

现代编程语言一般都有垃圾回收功能。这个能极大的减轻程序员的负担,并且减少大部分场景的问题。要知道,c 语言里面最常见的就是踩内存,内存泄漏,野指针等问题。golang 作为一个新新语言,自然垃圾回收功能少不了的。当前 golang 的垃圾回收基于的理论是三色标记法,并且通过合理的使用内存屏障技术,把垃圾回收的 stw 几乎消灭(旁白:这个正确的理解,并不是没有 stw,只是非常非常短了)。

GC & RC

首先,内存稍高级的管理有两个方式,了解两个名次:

  1. GC:垃圾回收管理内存的方式
  2. RC:引用计数管理内存的方式

由于 c 语言自身设计的问题,无法实现 GC,所以 c 程序怎么管理内存呢?引用计数就是最常用的稍高级的管理方式。引用计数怎么用?常用姿势如下:

  1. 使用前,为了保护对象不被销毁,计数 +1
  2. 使用完后,计数 -1,计数减到 0 之后,就可以安全销毁了
obj_ref(obj);
{
    do_something ; 
}
obj_unref(obj);

### Golang 垃圾回收机制详解 #### 标记-清除过程中的STW现象 在垃圾回收的过程中,有部分操作是必须要停止所有的用户线程,这被称为STW(Stop The World)。对于Golang而言,在早期版本中,由于垃圾回收采用的是串行的方式,因此STW的时间特别长,甚至能达到数百毫秒[^1]。 随着版本迭代至Golang 1.8之后,通过系列优化措施,使得STW停顿时间显著降低到小于1毫秒。这成就标志着Go语言团队成功解决了长时间暂停的问题,极大提升了应用程序性能和用户体验。 #### GC算法的发展历程 自诞生以来,Go语言的GC算法经历了多个重要发展阶段: - **v1.3之前**:此时的垃圾回收完全依赖于STW完成整个流程,即每次执行标记与清理工作期间都需要冻结所有应用进程。 - 后续版本逐步引入了更先进的技术手段,比如并行处理能力以及减少全局同步需求等策略,从而有效缩短了因垃圾收集造成的中断时长[^2]。 #### 当前实现方式概述 当前,Golang垃圾回收主要由两个核心阶段构成——标记和清除。这两个步骤不再像过去那样全部需要STW支持;相反,大部分工作可以在后台持续进行而不影响主线程正常运作。具体来说: - **标记阶段**:识别出哪些对象仍然处于活跃状态,并对其进行标注以便后续处理; - **清除阶段**:负责释放那些已经被确认为无用的对象所占用的空间资源[^4]。 此外,为了进步提高效率,还采用了诸如写屏障(Write Barrier)这样的高级特性来辅助管理指针变化情况下的数据致性问题[^3]。 ```go // 示例代码展示如何触发垃圾回收 runtime.GC() ```
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