Golang中的垃圾回收算法

Go GC的触发条件：

• gcTriggerAlways: 强制触发GC
• gcTriggerHeap: 当前分配的内存达到一定阈值时触发，这个阈值在每次GC过后都会根据堆内存的增长情况和CPU占用率来调整
• gcTriggerTime: 当一定时间没有执行过GC就触发GC（2分钟）
• gcTriggerCycle: runtime.GC()调用

 

Golang的GC算法是基于 标记-清除 算法，在此基础上做了改进

标记-清除算法主要进行了两个步骤：

1. 标记：从程序的根节点开始， 递归地遍历所有对象，将能遍历到的对象打上标记
2. 清除：回收所有未标记的的对象

mark and sweep算法在执行时，需要暂停程序，即stop the world！

标记-清除算法虽然简单，但是存在一些问题：

1. STW，程序暂停，出现卡顿
2. 标记需要扫面整个heap
3. 清除数据会产生heap碎片

最重要的问题是算法会暂停整个程序。

Go语言采用的是三色并发标记法，使得在标记阶段和清除阶段都可以和应用逻辑的goroutine并发执行

首先说明一下三色标记法：

“三色”的概念可以简单理解为：

• 黑色：该对象已标记，且其后代已处理
• 灰色：该对象已标记，但其后代未处理
• 白色：未被标记

步骤如下：

• 初始化阶段，所有的对象都是白色
• 从根对象遍历，扫描到可达对象后标记为灰色，加入灰色队列
• 扫描灰色队列，将其置为黑色，其引用对象标记为灰色
• 重复上一步，直到灰色队列为空，此时只存在黑色对象和白色对象，回收白色对象

Go的GC是并行GC，大部分是可以和用户代码同时运行的

主要分为四个阶段：

1. Mark Setup：初始化GC任务，开启写屏障和辅助GC，这个过程需要STW
2. Mark：从根对象扫描，进行标记，直到灰色队列为空，这个过程可以并行执行
3. Mark Termination：完成标记，re-scan在检查一下，因为在Mark过程中，很有可能有新的对象分配或赋值，这些都会通过写屏障记录下来，这个过程也会STW。
4. Sweep：根据标记结果，回收所有的白色对象

目前整个GC流程会进行两次STW(Stop The World), 第一次是Mark阶段的开始, 第二次是Mark Termination阶段

第一次STW会准备根对象的扫描, 启动写屏障(Write Barrier)和辅助GC(mutator assist).

第二次STW会重新扫描部分根对象, 禁用写屏障(Write Barrier)和辅助GC(mutator assist).

 

参考资料：

Golang源码探索(三) GC的实现原理

【译】 Golang 中的垃圾回收（一）

图解Golang的GC垃圾回收算法

常见GC算法及Golang GC

Golang垃圾回收 屏障技术