Goroutine Go 语言中 GC 的流程是什么？

发布于 1周前 作者 zlyuanteng 最后一次编辑是 5天前 来自 问答

Goroutine Go 语言中 GC 的流程是什么？

Go1.14 版本以 STW 为界限，可以将 GC 划分为五个阶段：

  • GCMark 标记准备阶段，为并发标记做准备工作，启动写屏障
  • STWGCMark 扫描标记阶段，与赋值器并发执行，写屏障开启并发
  • GCMarkTermination 标记终止阶段，保证一个周期内标记任务完成，停止写屏 障
  • GCoff 内存清扫阶段，将需要回收的内存归还到堆中，写屏障关闭 GCoff 内存归还阶段，将过多的内存归还给操作系统，写屏障关闭。
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在Go语言中，Goroutines是并发执行的基本单位，而垃圾回收（GC）是Go运行时（runtime）自动管理内存的一个重要部分。Go的GC机制设计得相对复杂但高效，主要基于三色标记-清除（Tri-color Marking）算法。下面简要介绍Go语言中GC的大致流程，并提供一些概念性的解释而非具体代码实现（因为GC的实现细节在Go的源码中，并且可能会随着版本更新而变化）。

Go GC 流程概览

  1. 标记阶段（Mark Phase）

    • 停止世界（Stop-The-World, STW）：在标记的初始阶段，为了获取一个一致的内存视图，Go的GC会暂时停止所有用户Goroutines的执行（即STW）。这个阶段的时间通常很短。
    • 根对象标记：GC从一组预先确定的根对象（如全局变量、活跃的Goroutine栈上的变量等）开始，标记这些对象为存活。
    • 三色标记：
      • 白色：未访问的对象。
      • 灰色：已被访问但尚未检查其引用的对象。
      • 黑色：已被访问且其引用也已检查的对象。
    • 遍历灰色对象，将其标记为黑色，并将其引用的对象标记为灰色。这个过程会递归进行，直到没有灰色对象为止。

  2. 标记终止（Mark Termination）

    • 当没有更多的灰色对象时，标记阶段完成。此时，所有从根可达的对象都被标记为黑色或灰色，而白色对象则是垃圾，可以被回收。

  3. 清除阶段（Sweep Phase）

    • 清除阶段并行进行，不会停止世界。GC遍历堆内存，回收所有白色对象占用的空间，并准备这些空间以供将来使用。
    • 清除过程中，可能会遇到仍然被灰色或黑色对象引用的白色对象（由于并发性质）。Go的GC设计有写屏障（Write Barrier）来处理这种情况，确保对象引用的准确性。

  4. 结束与下一次GC的准备

    • 清除完成后，GC结束，用户Goroutines恢复执行。
    • Go的GC还实现了基于堆大小和分配频率的自动触发机制，以决定何时开始下一次GC。

示例代码（概念性）

由于GC是自动且内置的，没有直接控制GC流程的用户代码。但你可以通过runtime包来查看或影响GC的行为，例如：

package main

import (
	"fmt"
	"runtime"
	"time"
)

func main() {
	// 强制触发GC
	runtime.GC()

	// 获取当前Goroutine的数量
	fmt.Println("Goroutines:", runtime.NumGoroutine())

	// 设置GC的目标百分比（不推荐在生产环境中这样做）
	// 注意：这仅是一个示例，实际设置需要谨慎
	// runtime.SetGCPercent(200) // 设置GC启动的堆增长率为200%

	// 模拟一些工作
	go func() {
		for {
			time.Sleep(time.Second)
			// 分配一些内存（例如，通过创建切片或映射）
		}
	}()

	// 主Goroutine等待，让其他Goroutine运行
	select {}
}

请注意，直接控制GC的参数（如SetGCPercent）可能会对程序的性能产生显著影响，通常不建议在生产代码中修改这些设置。

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