快捷導(dǎo)航

GoLang內(nèi)存模型詳細(xì)講解

更新時(shí)間：2022年12月15日 10:39:48 作者：上后左愛(ài)

go官方介紹go內(nèi)存模型的時(shí)候說(shuō)：探究在什么條件下，goroutine 在讀取一個(gè)變量的值的時(shí)，能夠看到其它 goroutine 對(duì)這個(gè)變量進(jìn)行的寫(xiě)的結(jié)果，Go內(nèi)存模型規(guī)定了一些條件，在這些條件下，在一個(gè)goroutine中讀取變量返回的值能夠確保是另一個(gè)goroutine中對(duì)該變量寫(xiě)入的值

棧內(nèi)存-協(xié)程棧-調(diào)用棧

為什么go的棧是在堆上？

go 協(xié)程棧的位置： go的協(xié)程棧位于go的堆內(nèi)存，go 的gc 也是對(duì)堆上內(nèi)存進(jìn)行GC， go堆內(nèi)存位于操作系統(tǒng)虛擬內(nèi)存上，記錄局部變量，傳遞參數(shù)和返回值，go 使用的參數(shù)拷貝傳遞，如果傳遞的值比較大注意傳遞其指針

go 參數(shù)傳遞使用值傳遞，也就是說(shuō)傳遞結(jié)構(gòu)體時(shí)候，拷貝結(jié)構(gòu)體的指針，傳遞結(jié)構(gòu)體指針時(shí)候拷貝的結(jié)構(gòu)體指針所以對(duì)于只讀參數(shù)，不進(jìn)行修改，最好傳遞結(jié)構(gòu)體指針

協(xié)程棧的空間不夠大怎么辦？

本地變量太大，棧幀太多

逃逸分析

不是所有的變量都放在協(xié)程棧上，棧幀回收后，需要繼續(xù)使用的變量，或者太大的變量，分為指針逃逸，空接口逃逸和大變量逃逸，從棧逃逸分配到堆空間上

指針逃逸 (函數(shù)返回的指針被其他使用)

func a() *int {
	v :=0
	return &v // 導(dǎo)致 局部變量會(huì)分配在堆行 不會(huì)分配棧上
}

空接口逃逸（函數(shù)的參數(shù)是interface{} 函數(shù)的實(shí)參很可能會(huì)逃逸，主要因?yàn)閕nterface{} 類(lèi)型函數(shù)往往會(huì)使用反射）

fmt.Println(i) // 入?yún)儆趇nterface{} 空接口, 是否有反射查看值是什么類(lèi)型 逃逸到堆上

大變量逃逸(過(guò)大變量導(dǎo)致的空間不足，超過(guò)64KB的變量會(huì)逃逸)

// 解決協(xié)程的棧空間不足

調(diào)用棧幀太多（棧擴(kuò)容）

解決方式進(jìn)行棧擴(kuò)容，Go的棧初始空間為2KB
在函數(shù)調(diào)用前判斷棧空間morestack
早期使用分段棧(go 1.13) 在邏輯上連接，優(yōu)點(diǎn)沒(méi)有空間浪費(fèi)，棧指針會(huì)在不連續(xù)的空間跳轉(zhuǎn)，后期連續(xù)棧，缺點(diǎn) 伸縮時(shí)候開(kāi)銷(xiāo)大，擴(kuò)容為原來(lái)2倍, 使用比例不足1/4，變?yōu)樵瓉?lái)的 1/2

go 堆內(nèi)存

操作系統(tǒng)的虛擬內(nèi)存：操作系統(tǒng)給應(yīng)用提供的虛擬的內(nèi)存的空間，背后也是物理內(nèi)存或者磁盤(pán)

go 使用 heapArena每次申請(qǐng)?zhí)摂M內(nèi)存單元 64MB,所有的heapArena 組成堆內(nèi)存

線(xiàn)性分配據(jù)或者鏈表分配出現(xiàn)空間碎片，所有g(shù)o 語(yǔ)言中使用分級(jí)分配，避免內(nèi)存的碎片化，每個(gè)內(nèi)存進(jìn)行分級(jí)思想， mspan n內(nèi)存管理單元

按照需求進(jìn)行分級(jí)分配，runtime.sizeclass.go 進(jìn)行分配，總共有68 個(gè)級(jí)別。

其中 136 個(gè)span , mcentral 屬于鏈接頭，其中 68個(gè)需要GC掃描，其他68個(gè)不需要GC掃描。 mcentral 的屬于中心索引，使用互斥鎖保護(hù)，在高并發(fā)的場(chǎng)景下鎖沖突嚴(yán)重，參考GMP模型，增加線(xiàn)程的本地緩存。

Go 模仿TCmalloc ，建立自己的堆內(nèi)存架構(gòu)
使用heapArena 向操作系統(tǒng)申請(qǐng)內(nèi)存，以mspan 為單位，防止碎片化
mcentral 是mspan 的中心索引
使用mcache 本地緩存大大降低鎖競(jìng)爭(zhēng)問(wèn)題

堆如何進(jìn)行分配

Tiny 微對(duì)象（0，16B）無(wú)指針 – 分配到普通mspan(class 1 - class 67) --將多個(gè)微級(jí)對(duì)象合并成16Byte
Small 對(duì)象[16B, 32K] – 定制作mspan (class 0)
Large 大對(duì)象（32KB, +)
heapArena 不足的化會(huì)自動(dòng)申請(qǐng)擴(kuò)容

go 語(yǔ)言對(duì)象的垃圾回收

標(biāo)記-清除
標(biāo)記-整理（go 語(yǔ)言使用分級(jí)分配不需要標(biāo)記整理）
標(biāo)記-復(fù)制（只有用內(nèi)存進(jìn)行復(fù)制，但是空間浪費(fèi)非常大，Java的新生代）總結(jié)： Go 堆內(nèi)存的獨(dú)特方式進(jìn)行標(biāo)記清除掉，如何尋找有用？
Gc的起點(diǎn)： 1. 被棧上的指針引用 2.被全局變量引用 3.被寄存器中指針引用
Root 節(jié)點(diǎn)進(jìn)行廣度優(yōu)先策略進(jìn)行搜索（可達(dá)性分析標(biāo)記方法）
暫停所有其他協(xié)程，進(jìn)行可達(dá)性分析，找到無(wú)引用的GC 屬于串行GC 屬于在OLD version 中

如何減少GC對(duì)性能的分析

如何進(jìn)行并行GC 提升性能？

難點(diǎn)在于如何進(jìn)行標(biāo)記階段，go 語(yǔ)言采用的三色標(biāo)記方法

黑色：表示已經(jīng)分析掃描，有用
灰色：有用，還沒(méi)進(jìn)行分析掃描 DFS代替隊(duì)列
白色：暫時(shí)無(wú)用

當(dāng)三色標(biāo)記結(jié)束后只有黑色的對(duì)象，下一次開(kāi)啟恢復(fù)成白色

并發(fā)標(biāo)記的問(wèn)題（刪除）-- 在GC時(shí)候進(jìn)行對(duì)象的指針的變動(dòng)，針對(duì) 并發(fā)標(biāo)記問(wèn)題使用 Yuasa 刪除屏障，強(qiáng)制將釋放的C指針變成灰色，避免在GC過(guò)程中被粗我?標(biāo)記