GC垃圾回收机制

经典GC算法

引用计数

每个对象保存自己被引用的数量。当引用数量为 0 时，将其回收。（可以立刻回收）

缺点

存在循环引用无法释放问题： 多个对象互相引用

延伸
循环引用解决方法：强弱引用
「若 A 强引用了 B，那 B 引用 A 时就需使用弱引用，当判断是否为无用对象时仅考虑强引用计数是否为 0，不关心弱引用计数的数量」

---

根集合：栈上的引用、全局变量常量、程序的元数据等等

---

标记-清扫（为解决上面的循环引用问题）【标记工作一次完成】

• 内存到达某个阈值或者固定时间长度会执行垃圾回收程序。
• STW（不然mark和用户程序并发会有问题）：用户的程序被停止执行，开始运行GC。
• 算法分两个部分：标记（mark）和清扫（sweep）
  标记阶段：从根集合出发深(广)度遍历标记所有可达对象
  清扫阶段：将未标记的对象回收

缺点

STW（stop the world）：需要GC时用户的程序被停止执行，影响应用性能。

三色标记（GC太久、STW太长 ==> 将GC工作分段执行）【标记工作分段完成】

• 起初所有对象都是白色。
• 根集合对象标记为灰色放入队列
• 从队列取出灰色对象变为黑色，并将其所引用的对象标记为灰色放入队列。（还是需要STW，只是时间变短了）
• 重复上一步，直到队列中没有灰色对象。
• 剩下的白色对象就是从根集合出发遍历不到的，需要回收的。
  

节点复制

• 将堆内存划分为两半
• 遍历过程：将一半存活的对象复制到另一半（如此反复）

缺点

浪费内存

分代收集（Java：标记-清扫、节点复制）

• 新生代分为s0、s1、E
• 标记E、s0存活数据，将存活数据复制到s1，然后清理E、s0
• 标记E、s1存活数据，将存活数据复制到s0，然后清理E、s1
• 反复2、3步骤

注：将多次标记存活的数据放到老年代（15次）

Golang GC

前提知识：
三色标记
写屏障：将修改对象的操作记录下来

触发条件

1. 内存大小阈值， 内存达到上次gc后的2倍
2. 达到定时时间 ，2min interval
3. runtime.GC()

GC过程

1、第一次STW

• 在STW情况下开启写屏障

2、GC开始标记工作

• 三色标记（没有STW的三色标记）
• 没有STW 和用户程序并发执行 当用户修改对象会触发写屏障，将对象标记为灰色，并加入单独的扫描队列中

3、第二次STW

• 标记工作完成
• 关闭写屏障

4、清扫阶段

• GC清扫工作

拓展

屏障技术

内存屏障技术是一种屏障指令，它可以让 CPU 或者编译器在执行内存相关操作时遵循特定的约束，目前多数的现代处理器都会乱序执行指令以最大化性能，但是该技术能够保证内存操作的顺序性，在内存屏障前执行的操作一定会先于内存屏障后执行的操作。