golang GC(一 原理)

Posted 2022-01-12 howo

golang中的gc采用三色标记法。在讲三色标记法之前，先了解一下Mark and Sweep算法，因为Mark and Sweep算法是三个标记法的一个改进版。

Mark and Sweep算法： 停止运行程序，遍历所有被引用的变量，被引用的对象被标记为“被引用”，没有被标记的进行回收。内存单元并不会立刻回收对象，而是将其标记为“不可达”状态。直到到达某个阈值或者到达某个时间间隔后，对其进行垃圾回收。算法分为两部分：标记（Mark）和清理（Sweep）。挂起程序，对所有存活的内存单元进行扫描，标记，确定哪些可以清除。优点是解决了相互引用的缺点，不足是会停止应用程序，当内存单元变量过多时，扫描清除会花很长时间，甚至几百毫秒。

三色标记法：属于标记清除法的一个改进版。起初所有内存对象都在白色的，从根出发标记所有的对象，标记为灰色，并放入一个队列。然后再将灰色队列中的对象取出，将其引用对象标记为黑色。重复此步骤，待灰色对象队列为空时，所有白色对象既为垃圾。最后白色区域内存对象被释放，黑色区域标记为白色，等待下一阶段GC再次扫描。

三色标记法触发有两个条件：第一个是阀值，就是内存扩大一倍时启动GC。第二个是每隔两分钟GC一次。

 

三色标记法的具体过程

1、GC开始的时候stop the world。对内存中的对象进行扫描。扫描完毕后，start the world。程序继续运行，GC同时开始标记。

 

2、将线程（goroutine）直接引用的对象标记为灰色，将灰色内存对象标记为黑色。同时将灰色内存对象引用的对象标记为灰色。

 

 

3、反复第2步直到灰色区域为空。此时只有黑色和白色区域了。

 

 

4、stop the world, again! 利用写屏障机制，将GC扫描时新创建的对象一律标记为灰色，然后变成黑色。

5、将内存对象被标记为白色的进行释放sweep。

6、剩下的内存全部标记为白色，以便下一次GC使用。

 

如何优化GC 

写代码时，如果要考虑GC对性能的影响，那么要避免要用string+操作，改用var buf bytes.Buffer，用buf.WriteString("xxxx")操作。因为没有string+操作都会生成一个新的string，产生多余的内存碎片。还有就是尽量复用小对象，局部变量需要尽量少声名，多个小对象可以放到一个结构体中，这样方便GC扫描。