GC--Go语言垃圾回收机制
Go V1.3之前的标记-清除：
- 暂停业务逻辑，找到不可达的对象，和可达对象
- 开始标记，程序找出它所有可达的对象，并做上标记
- 标记完了之后，然后开始清除未标记的对象。
- 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-清除的缺点：
- STW（stop the world）：让程序暂停，程序出现卡顿
- 标记需要扫描整个heap
- 清除数据会产生heap（就是"堆"，这里简单理解为内存）碎片，内存中零星散落的未被利用的碎片内存。
Go V1.5 三色标记法
1.把新创建的对象，默认的颜色都标记为"白色"
- 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
3 .遍历灰色集合，将灰色对象引用的对象从白色集合放入到灰色集合，之后将此灰色对象放入到黑色集合
- 重复第三步，直到灰色中无任何对象
- 回收所有的白色标记的对象，也就是回收垃圾
三色标记法在不采用STW保护时会出现：
- 一个白色对象被黑色对象引用
- 灰色对象与它之间的可达关系的白色对象遭到破坏
这两种情况同时满足，会出现对象丢失
解决方案：
- 强三色不变式：强制性的不允许黑色对象引用白色对象（破坏1）
- 弱三色不变式：黑色对象可以引用白色对象，白色对象存在其他灰色对象对它的引用，或者可达它的链路上游存在灰色对象（破坏2）
屏障：
- 插入屏障：在A对象引用B对象的时候，B对象被标记为灰色（满足强三色不变式，黑色引用的白色对象会被强制转换为灰色）。只有堆上的对象触发插入屏障，栈上的对象不触发插入屏障。在准备回收白色前，重新遍历扫描一次栈空间。此时加STW暂停保护栈，防止外界干扰。
不足：在一轮GC的结尾需要STW来从新扫描栈空间
- 删除屏障：当一个对象准备删除对某个对象的应用的时候，如果被删除的对象是灰色或者白色则一律置为灰色（满足弱三色不变式）
不足：回收进度较低，有些被删除的对象在本轮GC中得到保护，在下论GC中才会被删除。
Go V1.8的三色标记法+混合写屏障机制
具体操作：
- GC开始将栈上的可达对象全部扫描并标记为黑色（之后不再进行第二次重复扫描，无需STW）
- GC期间，任何在栈上创建的新对象，均为黑色
- 堆上被删除对象标记为灰色
- 堆上被添加的对象标记为灰色
满足：变形的弱三色不变式（结合了插入、删除写屏障的优点）
对于堆上的对象，采用三色标记法+写屏障保护
GC垃圾收集的多个阶段：
- 标记准备阶段；
启动后台标记任务
暂停程序（STW），所有的处理器在这时会进入安全点（Safe point）；
如果当前垃圾收集循环是强制触发的，我们还需要处理还未被清理的内存管理单元；
将根对象入队
开启写屏障
- 标记阶段
恢复用户协程
使用三色标记法开始标记，此时用户协程和标记协程并发执行
- 标记终止阶段
暂停用户协程
计算下一次触发GC时需要达到的堆目标
唤醒后台清扫协程
- 清理阶段
关闭写屏障
恢复用户协程
异步清理回收
什么是根对象？
根对象（root object）是指那些能够从全局可达的地方访问到的对象。垃圾回收器会从根对象开始，通过遍历根对象的引用关系，逐步追踪并标记所有可达的对象。任何未被标记的对象都会被认为是垃圾，最终被回收释放。 (简而言之：就是正在运行的所有程序的使用的空间里面的变量和全局变量)
- 全局变量：全局变量可以被程序中的任何位置引用到，因此是根对象。
- 当前正在执行的函数的局部变量：当一个函数正在执行时，其局部变量可以被当前函数中的代码访问到，因此也是根对象。
- 当前正在执行的 goroutine 的栈中的变量：goroutine 是 Go语言并发编程中的轻量级线程，每个 goroutine 都有一块独立的栈空间，其中的变量可以被当前 goroutine 访问到，也是根对象。
- 其他和运行时系统相关的数据结构和变量。
GC的触发条件
- 主动触发(手动触发)，通过调用 runtime.GC 来触发GC，此调用阻塞式地等待当前GC运行完毕。
- 被动触发，分为两种方式：
2.1. 使用步调（Pacing）算法，其核心思想是控制内存增长的比例,每次内存分配时检查当前内存分配量是否已达到阈值（环境变量GOGC）：默认100%，即当内存扩大一倍时启用GC。
2.2. 使用系统监控，当超过两分钟没有产生任何GC时，强制触发 GC。
GC调优
- 控制内存分配的速度，限制Goroutine的数量，提高赋值器mutator的CPU利用率（降低GC的CPU利用率）
- 少量使用+连接string
- slice提前分配足够的内存来降低扩容带来的拷贝
- 避免map key对象过多，导致扫描时间增加
- 变量复用，减少对象分配，例如使用sync.Pool来复用需要频繁创建临时对象、使用全局变量等
- 增大GOGC的值，降低GC的运行频率