go语言基础3——GC相关

垃圾回收就是对程序中不再使用的内存资源进行自动回收的操作。

堆内存上分配的数据对象，不会再使用时，不会自动释放内存，就变成垃圾，在程序的运行过程中，如果不能及时清理，会导致越来越多的内存空间被浪费，导致系统性能下降。

因此需要内存回收，内存回收分为两种方式:

手动释放占用内存空间

可能会出现的问题：
悬挂指针： 释放的早了，后续对数据的访问就会出错，因为对应的内存空间可能已经清空，重新分配，甚至是归还给操作系统了。
内存泄漏： 如果忘了释放，一直占用内存，导致内存泄漏。
自动内存回收

程序自动检测对象决定是否要回收其内存。

核心思想：程序中用得到的数据，一定是可以从栈或数据段这些根节点追踪得到的数据，追踪不到的数据，肯定用不到，也就是垃圾。

一次完整的垃圾回收会分为四个阶段，分别是标记准备、标记开始、标记终止、清理：

标记准备（Mark Setup）：打开写屏障（Write Barrier），需 STW（stop the world)
标记开始（Marking）：使用三色标记法并发标记，与用户程序并发执行
标记终止（Mark Termination）：对触发写屏障的对象进行重新扫描标记，关闭写屏障（Write Barrier），需 STW（stop the world)
清理（Sweeping）：将需要回收的内存归还到堆中，将过多的内存归还给操作系统，与用户程序并发执行

GC机制随着golang版本变化如何变化的？

go 1.3 之前采用标记清除法，需要STW
go 1.5 采用三色标记法，插入写屏障机制（只在堆内存中生效），最后仍需对栈内存进行STW
go 1.8 采用混合写屏障机制**，屏障限制只在堆内存中生效。避免了最后节点对栈进行STW的问题，提升了GC效率
一个概念：STW：stop the word，指程序执行过程中，中断暂停程序逻辑，专门去进行垃圾回收。（STW目的是为了防止GC扫描时内存变化引起的混乱）
标记清除法

从根变量开始遍历所有引用的对象，标记引用的对象，没有被标记的进行回收。
- 开启STW，
- 从根节点出发，标记所有可达对象
- 停止STW，然后回收所有未标记的对象。
- 优点：解决了引用计数的缺点。
- 缺点：需要 STW，暂时停掉程序运行。
三色标记法【改进的标记清除法】+写屏障机制的流程

三色标记法是对标记阶段的改进，原理如下：

那么什么是root呢？看了很多文章都没解释这这个概念，在这儿说明下：root区域主要是程序运行到当前时刻的栈、寄存器和全局变量。

遍历灰色对象，将灰色对象引用的对象由白色也变成灰色对象，然后将遍历过的灰色对象变成黑色对象。
循环步骤3，直到灰色对象全部变黑色。重复以上操作

其中通过写屏障(write-barrier)【写屏障就是让goroutine与GC同时运行的手段，大大减少STW的时间，开启后指针传递时会把指针标记，本轮不回收，下轮GC时回收】检测对象有变化；还有一个辅助GC(mutator assist)机制【为防止内存分配过快，GC过程中，辅助GC线程并发运行，协助GC做一部分工作，先做一部分标记工作】，
收集所有白色对象（垃圾）。

插入写屏障

对象被引用时触发的机制（只在堆内存中生效）：赋值器这一行为通知给并发执行的回收器，被引用的对象标记为灰色

缺点：结束时需要STW来重新扫描栈，标记栈上引用的白色对象的存活

删除写屏障

对象被删除时触发的机制（只在堆内存中生效）：赋值器将这一行为通知给并发执行的回收器，被删除的对象，如果自身为灰色或者白色，那么标记为灰色

缺点：一个对象的引用被删除后，即使没有其他存活的对象引用它，它仍然会活到下一轮，会产生很大冗余扫描成本，且降低了回收精度

混合写屏障

GC没有混合写屏障前，一直是插入写屏障；混合写屏障是插入写屏障 + 删除写屏障，写屏障只应用在堆上应用，栈上不启用（栈上启用成本很高）

主动触发：

被动触发：