[譯]Go：垃圾回收器是怎樣標記內存的?

本文基於Go 1.13

Go的垃圾回收器負責將那些不會再使用的被佔用的內存進行回收。實現的算法是併發的三色標記法以及掃描收集器。我們會看一下標記階段的細節以及不同顏色的使用。

你可以在這篇文章中閱讀到不同類型的垃圾回收機制。

標記階段

這個階段主要是掃描內存來確認哪一些內存塊是仍然被使用，在哪一些內存塊是可以被回收的。

然而，由於垃圾回收跟我們的Go程序是併發運行的，所以需要有個方法在掃描進行的同時監測內存的變化。爲了解決這個問題，這裏會用到寫屏障算法並允許Go去跟蹤任何一個指針的變化。實現寫屏障唯一途徑是將程序暫時停止一小段時間，我們稱爲“全世界靜止” (Stop the World)。

在程序運行的開始階段，每一個processor都有一個負責標記內存的worker。

然後，一旦根節點被入隊等待執行，標記階段就會開始對內存進行遍歷和着色。

下面讓我們看個小的例子，這個程序允許我們能夠遵循標記階段所完成的步驟

type struct1 struct {
	a, b int64
	c, d float64
	e *struct2
}

type struct2 struct {
	f, g int64
	h, i float64
}

func main() {
	s1 := allocStruct1()
	s2 := allocStruct2()

	func () {
		_ = allocStruct2()
	}()

	runtime.GC()

	fmt.Printf("s1 = %X, s2 = %X\n", &s1, &s2)
}

//go:noinline
func allocStruct1() *struct1 {
	return &struct1{
		e: allocStruct2(),
	}
}

//go:noinline
func allocStruct2() *struct2 {
	return &struct2{}
}
複製代碼

由於結構體 subStruct 內部不包含任何指針，所以會儲存在一個沒有指向另一個對象的內存塊中：

這會讓垃圾清理器更加容易因爲當他進行內存掃描的時候不需要去掃描這些內存塊。

一旦分配完成，我們的程序會強制讓垃圾回收運行一個週期，下面是工作流：

內存掃描

垃圾回收器從棧開始，會追隨指針去遞歸遍歷內存。那些被標記爲 no scan 的內存塊會讓掃描停止繼續掃描。然而，這個過程不是在一個goroutine中完成的。每個指針會在一個垃圾回收器工作池中入隊，被goroutine鎖消耗出隊，出隊後找到新的指向再將其重新在垃圾回收器工作池中入隊，直至遇到 no scan 爲止。