go的垃圾回收算法

Python015

go的垃圾回收算法,第1张

从Gov1.12版本开始,Go使用了非分代的、并发的、基于三色标记清除的垃圾回收器。

关于垃圾回收,比较常见的算法有引用计数、标记清除和分代收集,Golang语言使用的垃圾回收算法是标记清除。

Golang语言的标记清除垃圾回收算法,为了防止GC扫描时内存变化引起的混乱。那么就需要 STW,即Stop The World。具体在Golang语言中是指,在GC时先停止所有goroutine。再进行垃圾回收,等待垃圾回收结束后再恢复所有被停止的goroutine。

标记清除方法

启动STW,暂停程序的业务逻辑,找出不可达对象和可达对象。

将所有可达对象做标记,清除未标记的对象。停止STW,程序继续执行。循环往复,直到进程程序生命周期结束。因为STW需要暂停程序,为了减少暂停程序的时间。将清除操作移出 STW执行周期,但是优化效果不明显。

所谓三色标记,实际上只是为了方便叙述而抽象出来的一种说法,三色对应垃圾回收过程中对象的三种状态。白色是对象未被标记,gcmarkBits对应位为0,该对象将会在本次GC中被清理。灰色是对象还在标记队列中等待被标记,黑色是对象已被标记,gcmarkBits对应位为0,该对象将会在本次 GC中被回收。

golang的垃圾回收机制是典型的mask-sweep,标记整理。一般来说,有两种方法可以用来作为标记的方法:

使用三色标记算法:可以渐进执行而不需要每次都去扫描整个空间,减少了stop the world的时间。相比传统的标记清扫算法,三色标记最大的好处是可以异步执行,从而可以以中断时间极少的代价或者完全没有中断来进行整个 GC。

三色标记算法原理(黑白灰):

三色标记算法的缺陷:

会丢失对象。

比如说一个黑色对象引用了一个白色对象,会把这个白色对象给清理掉,但是实际上它是存在引用的

https://www.kancloud.cn/aceld/golang/1958308

Golang采用了三色标记法来进行垃圾回收,那么在什么场景下会触发这个回收动作呢?

源码主要位于文件 src/runtime/mgc.go go version 1.16

触发条件从大方面说,可分为 手动触发 和 系统触发 两种方式。手动触发一般很少用,主要由开发者通过调用 runtime.GC() 函数来实现,而对于系统自动触发是 运行时 根据一些条件判断来进行的,这也正是本文要介绍的内容。

不管哪种触发方式,底层回收机制是一样的,所以我们先看一下手动触发,根据它来找系统触发的条件。

可以看到开始执行GC的是 gcStart() 函数,它有一个 gcTrigger 参数,是一个触发条件结构体,它的结构体也很简单。

其实在Golang 内部所有的GC都是通过 gcStart() 函数,然后指定一个 gcTrigger 的参数来开始的,而手动触发指定的条件值为 gcTriggerCycle 。 gcStart 是一个很复杂的函数,有兴趣的可以看一下源码实现。

对于 kind 的值有三种,分别为 gcTriggerHeap 、 gcTriggerTime 和 gcTriggerCycle 。

运行时会通过 gcTrigger.test() 函数来决定是否需要触发GC,只要满足上面基中一个即可。

到此我们基本明白了这三种触发GC的条件,那么对于系统自动触发这种,Golang 从一个程序的开始到运行,它又是如何一步一步监控到这个条件的呢?

其实 runtime 在程序启动时,会在一个初始化函数 init() 里启用一个 forcegchelper() 函数,这个函数位于 proc.go 文件。

为了减少系统资源占用,在 forcegchelper 函数里会通过 goparkunlock() 函数主动让自己陷入休眠,以后由 sysmon() 监控线程根据条件来恢复这个gc goroutine。

可以看到 sysmon() 会在一个 for 语句里一直判断这个 gcTriggerTime 这个条件是否满足,如果满足的话,会将 forcegc.g 这个 goroutine 添加到全局队列里进行调度(这里 forcegc 是一个全局变量)。

调度器在调度循环 runtime.schedule 中还可以通过垃圾收集控制器的 runtime.gcControllerState.findRunnabledGCWorker 获取并执行用于后台标记的任务。