Go的GC回收机制

一、GoV1.3的标记清除法

原理：

• 第一步，暂停程序业务逻辑，找出不可达的对象和可达对象
• 第二步，开始标记，程序找出它所有可达的对象，并做上标记
• 第三部，标记完了之后，然后开始清除未标记的对象
• 第四步，停止暂停，让程序继续跑，然后循环重复这个过程，知道process程序生命周期结束

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stop
• 清除数据会产生heap碎片
• 将第四步和第三部换位置，缩短STW的范围

STW的过程：

二、GoV1.5三色标记法

• 第一步：就是只要是新创建的对象，默认颜色都是标记白色
• 第二步：每次GC回收开始，然后从根节点开始遍历所有对象，把遍历的对象从白色放入灰色集合
• 第三步：遍历灰色集合，将灰色对象引用的对象从白色集合放入灰色集合，之后将此灰色对象放入黑色集合
• 第四步：重复第三部，直到灰色中无任何对象
• 第五步：回收所有的白色标记的对象，也就是回收垃圾

三色标记法最不希望发生的事：

两个条件同时满足，就会出现对象丢失现象

• 条件1：一个白色对象被黑色对象引用（白色被挂在黑色下）
• 条件2：灰色对象与它之间的可达关系的白色对象遭到破坏（灰色同时丢了白色）

避免这种现象最简单的方式就是STW，但是STW的过程有明细的资源浪费，对所有的用户程序都有很大影响
如何能在保证对象不丢失的情况下尽可能的提高GC效率，减少STW时间呢？

解决方法：

强三色不变式

强制性的不允许黑色对象引用白色对象，破坏了条件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
如果满足三色标记强弱不变式之一，即可保证不丢失对象

屏障机制：

插入屏障

插入屏障不在栈上使用，为了保证栈的速度

结束时需要STW来重新扫描栈，大约需要10-100ms

删除屏障

具体操作：如果被删除的对象，如果自身为灰色或者白色，那么会被标记为灰色
满足：弱三色不变式（保护灰色对象到白色对象的路径不会断）

删除写屏障的不足

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可以活过这一轮，在下一轮GC中被清理掉

小结

插入写屏障的不足：结束时需要STW来重新扫描栈，大约需要10~100ms
删除写屏障的不足：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，也依旧可以活过这一轮，在下一轮GC中被清理掉

三、GoV1.8三色标记法+混合写屏障机制

具体操作：

• GC开始将栈上的对象全部扫描并标记为黑色（之后不再进行二次重复扫描，无需STW）
• GC期间，任何在栈上创建的新对象，均为黑色
• 被删除的对象标记为灰色
• 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、删除写屏障两者的优点）

场景一：对象被一个堆对象引用，成为栈对象的下游

场景二：对象被一个栈对象删除引用，成为另一个栈对象的下游

场景三：对象被一个堆对象删除引用，成为另一个堆对象的下游

场景四：对象从一个栈对象删除引用，成为另一个堆对象的下游