图解Golang的GC垃圾回收算法

虽然Golang的GC自打一开始，就被人所诟病，但是经过这么多年的发展，Golang的GC已经改善了非常多，变得非常优秀了。

以下是Golang GC算法的里程碑：

• v1.1 STW

• v1.3 Mark STW, Sweep 并行

• v1.5 三色标记法

• v1.8 hybrid write barrier

经典的GC算法有三种： 引用计数(reference counting) 、 标记-清扫(mark & sweep) 、 复制收集(Copy and Collection) 。

Golang的GC算法主要是基于 标记-清扫(mark and sweep) 算法，并在此基础上做了改进。因此，在此主要介绍一下 标记-清扫(mark and sweep)算法 ，关于 引用计数(reference counting) 和 复制收集(copy and collection) 可自行百度。

标记-清扫(Mark And Sweep)算法

此算法主要有两个主要的步骤：

• 标记(Mark phase)

• 清除(Sweep phase)

第一步，找出不可达的对象，然后做上标记。

第二步，回收标记好的对象。

操作非常简单，但是有一点需要额外注意： mark and sweep 算法在执行的时候，需要程序暂停！即 stop the world 。

也就是说，这段时间程序会卡在哪儿。故中文翻译成 卡顿 。

我们来看一下图解：

开始标记，程序暂停。程序和对象的此时关系是这样的：

然后开始标记，process找出它所有可达的对象，并做上标记。如下图所示：

标记完了之后，然后开始清除未标记的对象：

然后 垃圾 清除了，变成了下图这样。

最后，停止暂停，让程序继续跑。然后循环重复这个过程，直到 process 生命周期结束。

标记-清扫(Mark And Sweep)算法存在什么问题？

标记-清扫(Mark And Sweep)算法 这种算法虽然非常的简单，但是还存在一些问题：

• STW，stop the world；让程序暂停，程序出现卡顿。

• 标记需要扫描整个heap

• 清除数据会产生heap碎片

这里面最重要的问题就是：mark-and-sweep 算法会暂停整个整个程序。

Go是如何面对并这个问题的呢？

三色并发标记法

我们先来看看Golang的三色标记法的大体流程。

首先：程序创建的对象都标记为白色。

gc开始：扫描所有可到达的对象，标记为灰色

从灰色对象中找到其引用对象标记为灰色，把灰色对象本身标记为黑色

监视对象中的内存修改，并持续上一步的操作，直到灰色标记的对象不存在

此时，gc回收白色对象。

最后，将所有黑色对象变为白色，并重复以上所有过程。

来源：https://juejin.im/post/5c8525666fb9a049ea39c3e6