一文详解go底层原理之垃圾回收

2024-09-07 12:28

本文主要是介绍一文详解go底层原理之垃圾回收,希望对大家解决编程问题提供一定的参考价值,需要的开发者们随着小编来一起学习吧!

1 前置知识

1.1 三色回收法

三色回收法在gov1.5版本时是主流的gc方式

简单介绍一下流程:

  1. 暂停程序执行流程(开启STW)
  2. 将新创建的对象全部标记为白色
  3. 从根节点开始遍历,把遍历到的第一层全部改为灰色
  4. 遍历一次灰色集合,将灰色集合引用对象变为黑色
  5. 重复上述步骤,知道没有灰色对象
  6. 清除白色对象
  7. 结束STW

1.2 STW

上述1.1所说的STW就是指的stop the world,简单的说就是让程序停止,肯定是要耗费大量的时间,所以我们应该尽量减少STW

因此我们来看一个如果不进行STW就进行三色回收的场景
一个白色对象被黑色对象引用,且灰色对象与它可达的白色对象断联

这时候白色对象和其下游对象可能被清理,造成对象丢失

1.3强弱不等式

强不等式:
强制性的不允许黑色对象引用白色对象

弱不等式:
黑色对象可以引用白色对象,但是这个白色对象必须存在其他灰色对象对它的引用,或者可达其链路上存在灰色对象

1.4两种屏障方式

插入写屏障 :
是在垃圾回收器执行过程中插入的一种机制,用来确保对对象的修改不会干扰垃圾回收的正确性。当程序在执行时,可能会修改对象的字段,这些字段可能指向其他对象。在这种情况下,写屏障会插入到代码中,以便在修改对象的字段时,垃圾回收器能够及时更新它的状态,从而避免垃圾回收器丢弃仍在使用的对象。
简单的说,就是如果B挂在A的下游,则B必须为灰色

但是注意,插入写屏障在栈上不能生效,原因就是栈上函数调用弹出频繁使用,所以插入写屏障过于影响性能

删除写屏障:
删除写屏障 是指在不再需要写屏障时,移除写屏障的操作。在某些情况下,垃圾回收器不再需要持续跟踪某些对象的引用,写屏障可以被删除以优化性能。删除写屏障可以减少运行时开销,提高程序的效率。

简单的说,被删除的对象,如果自身为灰色或者白色,则为灰色,这种方式回收精度过低,原因就是一个对象即使被删除掉最后一个指向它的指针,它依然可以存活一轮

2 混合写屏障+三色回收法

Go V1.8版本引入了混合写屏障机制(hybrid write barrier),避免了对栈re-scan的过程,极大的减少了STW的时间。结合了两者的优点。

注意混合写屏障是GC的一种屏障机制,所以只是当程序执行GC的时候,才会触发这种机制

​Golang中的混合写屏障满足弱三色不变式,结合了删除写屏障和插入写屏障的优点,只需要在开始时并发扫描各个goroutine的栈,使其变黑并一直保持,这个过程不需要STW,而标记结束后,因为栈在扫描后始终是黑色的,也无需再进行re-scan操作了,减少了STW的时间。

步骤
GC开始将栈上的对象全部扫描并标记为黑色(之后不再进行第二次重复扫描,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

这里我们注意, 屏障技术(步骤三四)是不在栈上应用的,因为要保证栈的运行效率

这篇关于一文详解go底层原理之垃圾回收的文章就介绍到这儿,希望我们推荐的文章对编程师们有所帮助!



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