Go语言 Goroutine 写屏障是什么

发布于 1周前 作者 caililin 最后一次编辑是 5天前 来自 问答

Go语言 Goroutine 写屏障是什么呢?

Go 在进行三色标记的时候并没有 STW，也就是说，此时的对象还是可以进行修 改。 那么我们考虑一下，下面的情况

x1.png

我们在进行三色标记中扫描灰色集合中，扫描到了对象 A，并标记了对象 A 的 所有引用，这时候，开始扫描对象 D 的引用，而此时，另一个 goroutine 修改 了 D->E 的引用，变成了如下图所示

x2.png

这样会不会导致 E 对象就扫描不到了，而被误认为 为白色对象，也就是垃圾 写屏障就是为了解决这样的问题，引入写屏障后，在上述步骤后，E 会被认为 是存活的，即使后面 E 被 A 对象抛弃，E 会被在下一轮的 GC 中进行回收，这一 轮 GC 中是不会对对象 E 进行回收的。

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在Go语言中，Goroutine（轻量级线程）的并发执行使得数据同步和一致性变得尤为重要。然而，在讨论“写屏障”（Write Barrier）时，通常是在垃圾收集（GC）的上下文中，特别是在实现三色标记（Tri-color Marking）或写时复制（Copy-on-Write）等内存管理策略时提到的。

Go语言的运行时（runtime）中使用了较为复杂的内存管理算法，其中包括写屏障，以帮助管理内存，避免在垃圾收集过程中的竞态条件。对于普通开发者而言，直接操作或配置这些底层机制并不常见，因为这主要由Go的runtime自动处理。

但是，从理论上了解写屏障在Go的GC中的工作方式可以帮助我们更好地理解其性能影响和设计选择。

简化的写屏障概念

在Go的GC实现中，写屏障可以在对象被修改时执行一些额外的工作，以维持垃圾收集算法的正确性。比如，在写入一个新指针到对象时，写屏障可以更新一些额外的数据结构（如“写集”或“记住集”），以便在后续阶段处理这些变化。

示例（概念性，非实际代码）

尽管无法直接编写控制GC写屏障的代码，但我们可以从概念上模拟这一过程：

// 假设这是一个模拟的Goroutine执行的函数
func someGoroutine() {
    obj := someObject() // 假设someObject返回一个对象

    // 在实际应用中，写屏障由runtime自动处理
    // 但这里我们模拟写入新指针到obj时的“写屏障”行为
    
    // 假设这是旧值
    oldValue := obj.ptr

    // 模拟写入新值，触发“写屏障”
    // 注意：这不是真实代码，只是用于说明
    // 在Go中，你不需要手动实现这样的写屏障
    obj.ptr = newValue

    // 在实际的Go GC中，写屏障可能包括：
    // 1. 更新某些数据结构（如记住集）以标记此对象已变更
    // 2. 可能还包括标记newValue的根或其他GC元数据更新

    // ... 其他逻辑
}

// 注意：以上代码只是为了说明在修改对象时GC可能涉及的写屏障概念，
// 实际在Go程序中，这些是由runtime自动处理的。

总结

Go的GC和其中的写屏障是非常复杂且自动化的机制，通常由Go的runtime透明地处理。开发者通常不需要关心这些底层的细节，除非你在进行深层次的性能调优或研究Go的运行时系统。

对于大多数Go应用开发者来说，理解和使用Goroutine进行并发编程时，更应该关注的是如何通过合适的同步机制（如channel、sync包中的锁等）来管理Goroutine之间的数据共享和通信，以保证程序的正确性和性能。

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