Go語言七篇入門教程七GC垃圾回收三色標(biāo)記

更新時間：2021年11月09日 17:01:49 作者：小生凡一

這篇文章主要為大家介紹了Go語言教程關(guān)于GC垃圾回收三色標(biāo)記的示例詳解，本篇文章是Go語言七篇入門教程系列文章，有需要的朋友可以借鑒參考下，希望能夠有所幫助

GC

GC全稱Garbage Collection

目前主流的垃圾回收算法有兩類，分別是追蹤式垃圾回收算法（Tracing garbage collection）和引用計數(shù)法（ Reference counting ）。
而三色標(biāo)記法是屬于追蹤式垃圾回收算法的一種。

追蹤式算法的核心思想是判斷一個對象是否可達(dá)，因為一旦這個對象不可達(dá)就可以立刻被 GC 回收了。

如何判斷一個對象是否可達(dá)

分為兩步：

第一步找出所有的全局變量和當(dāng)前函數(shù)棧里的變量，標(biāo)記為可達(dá)。
第二步，從已經(jīng)標(biāo)記的數(shù)據(jù)開始，進(jìn)一步標(biāo)記它們可訪問的變量，周而復(fù)始，這一過程也叫傳遞閉包。

在go推出三色標(biāo)記法之前，go所使用的gc算法叫Mark-And-Sweep（標(biāo)記清掃）

這個算法就是嚴(yán)格按照追蹤式算法的思路來實現(xiàn)的。

先設(shè)置一個標(biāo)志位來記錄對象是否被使用，最開始所有的標(biāo)記位都是 0。
如果發(fā)現(xiàn)對象是可達(dá)的就會置為1，一步步下去就會呈現(xiàn)一個類似樹狀的結(jié)果。
等標(biāo)記的步驟完成后，會將沒有被標(biāo)記的對象統(tǒng)一清理，再次把所有的標(biāo)記位設(shè)置成 0，以便下次進(jìn)行清理。

這個算法最大的問題是 GC 執(zhí)行期間需要把整個程序完全暫停，不能異步進(jìn)行GC操作。因為在不同階段標(biāo)記清掃法的標(biāo)志位 0 和 1 有不同的含義，那么新增的對象無論標(biāo)記為什么都有可能意外刪除這個對象。對實時性要求高的系統(tǒng)來說，這種需要長時間掛起的標(biāo)記清掃法是不可接受的。所以就需要一個算法來解決 GC 運行時程序長時間掛起的問題，那就三色標(biāo)記法。

三色標(biāo)記法

三色標(biāo)記法是傳統(tǒng) Mark-Sweep 的一個改進(jìn)，它是一個并發(fā)的 GC 算法。on-the-fly

原理如下

整個進(jìn)程空間里申請每個對象占據(jù)的內(nèi)存可以視為一個圖，初始狀態(tài)下每個內(nèi)存對象都是白色標(biāo)記。

先stop the world，將掃描任務(wù)作為多個并發(fā)的goroutine立即入隊給調(diào)度器，進(jìn)而被CPU處理，第一輪先掃描所有可達(dá)的內(nèi)存對象，標(biāo)記為灰色放入隊列

第二輪可以恢復(fù)start the world，將第一步隊列中的對象引用的對象置為灰色加入隊列，一個對象引用的所有對象都置灰并加入隊列后，這個對象才能置為黑色并從隊列之中取出。循環(huán)往復(fù)，最后隊列為空時，整個圖剩下的白色內(nèi)存空間即不可到達(dá)的對象，即沒有被引用的對象；

第三輪再次stop the world，將第二輪過程中新增對象申請的內(nèi)存進(jìn)行標(biāo)記（灰色），這里使用了writebarrier（寫屏障）去記錄這些內(nèi)存的身份；

這個算法可以實現(xiàn) on-the-fly，也就是在程序執(zhí)行的同時進(jìn)行收集，并不需要暫停整個程序。

簡化步驟如下：

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