golang垃圾回收机制

FG123 2020-05-28 原文

golang的GC，1.8通过混合写⼊屏障, 使得STW降到了sub ms。go语言中程序代码执行和垃圾回收是并发执行的。

当前Go GC特征：
三色标记，并发标记和清扫，非分代，非紧缩，混合写屏障。
三色标记：
1. 将所有对象放在白色集合中
2. 从rootset遍历可达对象，将可达对象放在灰色集合中
3. 将灰色集合中对象进行遍历，将可达对象放在灰色集合中，将其本身放在黑色集合中
4. 重复第三步，直到灰色集合遍历为空
5. 将白色集合中的对象视为垃圾进行清扫
6. 重置黑色集合对象，将其变为白色，进行下次GC

gc写屏障解决垃圾回收并发的问题：

写屏障是在写入指针前执行的一小段代码，用以防止并发标记时指针丢失，这段代码Go是在编译时加上的。
如果以下代码没有写屏障，则当代码执行和垃圾回收并发执行时，GC垃圾回收扫描到obj1为nil，将其标记为回收对象，此时代码重新给obj1和obj2赋值，obj2为nil，垃圾回收将obj2标记为回收对象，此时obj1和obj2都会被回收，但obj1此时是不需要回收的

func (obj *Object) Demo() {
//初始化
obj1 = nil
obj2 = obj
//gc 垃圾回收开始⼯作
//扫描对象 obj1 完成后
//代码修改为：对象重新赋值
obj1 = obj
obj2 = nil
//扫描对象 obj2
}

GC触发
1. 分配内存时, 当前已分配内存与上一次GC结束时存活对象的内存达到某个比例时就触发GC。
2. sysmon检测2min内是否运行过GC, 没运行过则执行GC。
3. runtime.GC()强制触发GC。

垃圾回收默认是全并发模式运行，GC goroutine 一直循环执行，直到符合触发条件时被唤醒。

并发标记分为两个步骤：
扫描：遍历相关内存区域，依次按照指针标记找出灰色可达对象，加入队列。
标记：将灰色对象从队列取出，将其引用对象标记为灰色，自身标记为黑色。

// 将灰色对象从队列取出，其引用对象标灰，自身标黑
func gcBgMarkStartWorkers() {
	// Background marking is performed by per-P G's. Ensure that
	// each P has a background GC G.
	for _, p := range allp {
		if p.gcBgMarkWorker == 0 {
			go gcBgMarkWorker(p)
			notetsleepg(&work.bgMarkReady, -1)
			noteclear(&work.bgMarkReady)
		}
	}
}

垃圾清理
所有未标记的白色对象不再被引用，可以将其内存回收。

// 无限循环，被唤醒后执行并发清理任务，完成后回收内存等待下次执行
func bgsweep(c chan int) {
	sweep.g = getg()

	lock(&sweep.lock)
	sweep.parked = true
	c <- 1
	goparkunlock(&sweep.lock, waitReasonGCSweepWait, traceEvGoBlock, 1)
        
	for {
		for sweepone() != ^uintptr(0) {
			sweep.nbgsweep++
			Gosched()
		}
		for freeSomeWbufs(true) {
			Gosched()
		}
		lock(&sweep.lock)
		if !isSweepDone() {
			// This can happen if a GC runs between
			// gosweepone returning ^0 above
			// and the lock being acquired.
			unlock(&sweep.lock)
			continue
		}
		sweep.parked = true
		goparkunlock(&sweep.lock, waitReasonGCSweepWait, traceEvGoBlock, 1)
	}
}