图解Golang的GC垃圾回收算法

2020-01-28 13:56:52丽君

从灰色对象中找到其引用对象标记为灰色,把灰色对象本身标记为黑色

监视对象中的内存修改,并持续上一步的操作,直到灰色标记的对象不存在

此时,gc回收白色对象。

最后,将所有黑色对象变为白色,并重复以上所有过程。

好了,大体的流程就是这样的,让我们回到刚才的问题:Go是如何解决 标记-清除(mark and sweep) 算法中的卡顿(stw,stop the world)问题的呢?

gc和用户逻辑如何并行操作?

标记-清除(mark and sweep)算法的STW(stop the world)操作,就是runtime把所有的线程全部冻结掉,所有的线程全部冻结意味着用户逻辑是暂停的。这样所有的对象都不会被修改了,这时候去扫描是绝对安全的。

Go如何减短这个过程呢?标记-清除(mark and sweep)算法包含两部分逻辑:标记和清除。

我们知道Golang三色标记法中最后只剩下的黑白两种对象,黑色对象是程序恢复后接着使用的对象,如果不碰触黑色对象,只清除白色的对象,肯定不会影响程序逻辑。所以: 清除操作和用户逻辑可以并发。

标记操作和用户逻辑也是并发的,用户逻辑会时常生成对象或者改变对象的引用,那么标记和用户逻辑如何并发呢?

process新生成对象的时候,GC该如何操作呢?不会乱吗?

我们看如下图,在此状态下:process程序又新生成了一个对象,我们设想会变成这样:

但是这样显然是不对的,因为按照三色标记法的步骤,这样新生成的对象A最后会被清除掉,这样会影响程序逻辑。

Golang为了解决这个问题,引入了 写屏障 这个机制。

写屏障:该屏障之前的写操作和之后的写操作相比,先被系统其它组件感知。

通俗的讲:就是在gc跑的过程中,可以监控对象的内存修改,并对对象进行重新标记。(实际上也是超短暂的stw,然后对对象进行标记)

在上述情况中, 新生成的对象,一律都标位灰色!
即下图:

那么,灰色或者黑色对象的引用改为白色对象的时候,Golang是该如何操作的?

看如下图,一个黑色对象引用了曾经标记的白色对象。