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Go語言七篇入門教程七GC垃圾回收三色標記

 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語言教程關于GC垃圾回收三色標記的示例詳解，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，因為一旦這個對象不可達就可以立刻被 GC 回收了。

如何判斷一個對象是否可達

分為兩步：

  • 第一步找出所有的全局變量和當前函數(shù)棧里的變量，標記為可達。
  • 第二步，從已經(jīng)標記的數(shù)據(jù)開始，進一步標記它們可訪問的變量，周而復始，這一過程也叫傳遞閉包。

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

這個算法就是嚴格按照追蹤式算法的思路來實現(xiàn)的。

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

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，不能異步進行GC操作。因為在不同階段標記清掃法的標志位 0 和 1 有不同的含義，那么新增的對象無論標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，那就三色標記法。

三色標記法

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

原理如下

整個進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)存對象都是白色標記。

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

第二輪可以恢復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，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)存進行標記（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)行的同時進行收集，并不需要暫停整個程序。

簡化步驟如下：

請?zhí)砑訄D片描述

1、首先創(chuàng)建三個集合：白、灰、黑。

在這里插入圖片描述

2、將所有對象放入白色集合中。

在這里插入圖片描述

3、然后從根節(jié)點開始遍歷所有對象（注意這里并不遞歸遍歷），把遍歷到的對象從白色集合放入灰色集合。

因為root set 指向了A、F，所以從根結(jié)點開始遍歷的是A、F，所以是把A、F放到灰色集合中。

在這里插入圖片描述

4、之后遍歷灰色集合，將灰色對象引用的對象從白色集合放入灰色集合，之后將此灰色對象放入黑色集合
我們可以發(fā)現(xiàn)這個A指向了B，C，D所以也就是把BCD放到灰色中，把A放到黑色中，而F沒有指任何的對象，所以直接放到黑色中。

在這里插入圖片描述

5、重復 4 直到灰色中無任何對象

因為D指向了A所以D也放到了黑色中，而B和C能放到黑色集合中的道理和F一樣，已經(jīng)沒有了可指向的對象了。

在這里插入圖片描述

6、通過write-barrier檢測對象有無變化，重復以上操作

由于這個EGH并沒有和RootSet有直接或是間接的關系，所以就會被清除。

在這里插入圖片描述

7、收集所有白色對象（垃圾）

在這里插入圖片描述

所以我們可以看出這里的情況，只要是和root set根集合直接相關的對象或是間接相關的對象都不會被清楚。只有不相關的才會被回收。

參考文檔：

一張圖講解GC
關于write-barrier寫屏障

以上就是Go語言七篇入門教程GC垃圾回收三色標記的詳細內(nèi)容，更多關于Go語言GC垃圾回收三色標記的資料請關注腳本之家其它相關文章！

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第五篇：文件及包的操作與處理

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