Golang 垃圾回收机制

学习 Go 语言中的各个版本的垃圾回收的机制。

1、Go V1.3 版本之前的标记清除(mark and sweep)

此版本的垃圾回收机制，一般分为以下四步：

1、暂停程序业务逻辑，找出不可达的对象以及可达的对象

2、开始标记，程序找出其所有可达的对象，并进行标记

3、标记完之后，开始清除未标记的对象

4、继续运行程序。循环以上的过程，知道程序的生命周期终止为止

但是相应的，V1.3 版本中的垃圾回收的问题也较大：

首先有个 STW 暂停程序，这会浪费大量的时间去处理垃圾回收，不利于效率的提升，其次每一次的标记需要扫描整个 Heap 堆区，而且清除相关的数据也会产生内存堆的碎片。

2、Go v1.5 版本的三色标记法

此时，垃圾回收机制将运行中的程序状态分为：白、黑、灰三种状态

1、每一步默认创建的对象均标记均为”白色”

2、每一次 GC 回收的时候，均会从根节点遍历所有的对象，而且把遍历的对象从白色的集合放入”灰色” 的集合中，遍历为非递归形式。

3、遍历灰色的集合，将灰色对象引用的对象从白色集合中放入灰色集合，然后将灰色对象放入黑色集合中。

4、重复第三步，直到灰色集合中中无任何对象。

5、回收所有白色集合中的对象，即回收垃圾。

但是此处有两个问题:

• 1、如果黑色对象后之间引用指向一个白色的对象，那么在第二步的时候，此白色对象并不能进行相应的染色，所以说此处会导致白色对象被清除！

• 2、如果之前白色对象被灰色对象引用，而在扫描时系统发生了故障，导致灰色对象引用白色对象的指针丢失，导致白色对象被清除。

所以这样也引入了相应的优化方法：插入屏障与删除屏障机制。

3、Go 插入写屏障、删除写屏障

​ 插入写屏障主要应用为：在强三色不变式下（黑色直接引用白色的对象），那么此时，使用插入写屏障机制，强行改写黑色引用对象白色为灰色。但是插入写屏障机制会有几个缺点：需要重新扫描栈，大约 10 ms ~ 100 ms，也消耗了相应的系统资源。

​ 删除写屏障主要应用为：在弱三色不变式下（黑色引用白色对象，白色对象其他上游的引用对象有灰色对象进行引用：解决方法之后写），其也存在相应的不足：回收精度低、一个对象即使被删除了最后一个指向它的指针也依旧能活过这一轮，在下一轮的 GC 中被清除。

4、Go V1.8 三色标记法与混合写屏障

​ 混合标记法其实很容易理解，就是把插入写屏障与删除写屏障混合起来进行使用，其相应的步骤如下：

1、在 Go GC 触发之前，递归扫描分配在栈上的对象，使栈上的对象全部标记为”黑色”（此处因为是标记为全部 “黑色”，所以不会使用 STW 机制）

2、在 Go GC 运行期间，如果往栈上插入对象，将栈上的对象全部标记为 “黑色”。

3、同理，在 Go GC 运行，所有往堆上插入或者删除的对象，都标记为 “灰色”

5、Go GC 性能不佳的原因

1、建立的 struct 对象过小，所以导致频繁的 GC 检查；

2、Go 文件中出现内存泄漏的问题。