第十八:GC 垃圾回收

2.1 三色标记#
  • 灰色:对象已被标记,但这个对象包含的子对象未标记
  • 黑色:对象已被标记,且这个对象包含的子对象也已标记,gcmarkBits对应的位为1(该对象不会在本次GC中被清理)
  • 白色:对象未被标记,gcmarkBits对应的位为0(该对象将会在本次GC中被清理)

算法的改进版,称为三色标记-清除(Tri-color Mark-and-Sweep)算法。下面是一些关于Go语言垃圾回收机制的关键点

1. 三色标记-清除算法

三色标记算法将对象分为三种颜色:

  • 白色:潜在的垃圾。

  • 黑色:活跃的,可达的,且已被标记。

  • 灰色:活跃的,可达的,但其引用可能尚未全部被检查。

垃圾回收器从根对象(如全局变量和活跃的栈帧中的变量)开始,将它们标记为灰色。然后,它遍历这些根对象,将它们引用的对象标记为灰色或黑色,直到没有更多的灰色对象为止。在这个过程中,所有可达的对象都被标记为黑色,而白色对象则被视为垃圾并回收。

2. 垃圾回收触发

Go的垃圾回收是自动触发的,主要通过以下几种方式:

  • 堆大小阈值:当堆内存使用达到一定阈值时触发。

  • 时间间隔:定期触发,例如每2分钟或每5分钟进行一次垃圾回收。

  • 显式调用 :开发者可以通过runtime.GC()函数强制触发垃圾回收。

3. 垃圾回收暂停(STW, Stop-The-World)

在垃圾回收过程中,为了防止程序执行与垃圾回收冲突的操作,Go的垃圾回收器会暂停整个程序(STW)。这意味着在垃圾回收期间,所有的goroutine都会被阻塞,直到垃圾回收完成。STW的目的是为了确保在垃圾回收过程中数据的一致性。

4. 性能优化

为了减少STW对程序的影响,Go团队引入了并发标记(Concurrent Marking)和写屏障(Write Barriers)技术。这些技术允许垃圾回收器在大部分时间并行运行,只在少数几个关键阶段短暂地暂停程序。例如:

  • 写屏障:在更新对象引用时插入额外的检查,以帮助垃圾回收器正确地标记可达对象。

  • 辅助goroutine:在标记阶段,使用辅助goroutine来并行处理工作负载。

5. 监控和调优

Go提供了runtime/debug包中的ReadGCStats函数,允许开发者读取垃圾回收的相关统计信息,如最近的GC暂停时间、堆大小等。这有助于开发者了解GC的性能并做出相应的调优。

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