1. 图解Golang的GC垃圾回收算法

     更新时间:2019年03月13日 10:27:28   作者:RyuGou   我要评论

    这篇文章主要介绍了图解Golang的GC垃圾回收算法,详细的介绍了三种经典的算法,小编觉得挺不错的,现在分享给大家,也给大家做个参考。一起跟随小编过来看看吧

    虽然Golang的GC?#28304;?#19968;开始,就被人所诟病,但是经过这么多年的发展,Golang的GC已经改善了非常多,变得非常优秀了。

    以下是Golang GC算法的里程碑:

    • v1.1 STW
    • v1.3 Mark STW, Sweep 并行
    • v1.5 三色标记法
    • v1.8 hybrid write barrier

    经典的GC算法有三种: 引用计数(reference counting)标记-清扫(mark & sweep)复制收集(Copy and Collection)

    Golang的GC算法主要是基于 标记-清扫(mark and sweep) 算法,并在此基础上做了改进。因此,在此主要介绍一下 标记-清扫(mark and sweep)算法 ,关于 引用计数(reference counting)复制收集(copy and collection) 可自行百度。

    标记-清扫(Mark And Sweep)算法

    此算法主要有两个主要的步骤:

    • 标记(Mark phase)
    • 清除(Sweep phase)

    第一步,?#39029;?#19981;可达的对象,然后做上标记。

    第二步,回收标记好的对象。

    操作非常简单,但是有一点需要额外注意: mark and sweep 算法在执行的时候,需要程序暂停!即 stop the world

    也就是说,这段时间程序会卡在哪儿。?#25163;?#25991;翻译成 卡顿

    我们来看一下图解:

    开始标记,程序暂停。程序?#25237;?#35937;的此时关系是这样的:

    然后开始标记,process?#39029;?#23427;所有可达的对象,并做上标记。如下图所示:

    标记完了之后,然后开始清除未标记的对象:

    然后 垃圾 清除了,变成了下图这样。

    最后,停止暂停,让程序继续跑。然后循?#20998;?#22797;这个过程,直到 process 生命周期结束。

    标记-清扫(Mark And Sweep)算法存在什么问题?

    标记-清扫(Mark And Sweep)算法 这种算法虽然非常的简单,但是还存在一些问题:

    • STW,stop the world;让程序暂停,程序出现卡顿。
    • 标记需要扫描整个heap
    • 清除数据会产生heap碎片

    这里面最重要的问题就是:mark-and-sweep 算法会暂停整个整个程序。

    Go是如何面对并这个问题的呢?

    三色并发标记法

    我们先来看看Golang的三色标记法的大体流程。

    首先:程序创建的对象都标记为白色。

    gc开始:扫描所有可到达的对象,标记为灰色

    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?#20013;?#19978;一步的操作,直?#20132;?#33394;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?#20013;?#29983;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?#36828;?#35937;进行重新标记。(?#23548;?#19978;也是超短暂的stw,然后?#36828;?#35937;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。

    这时候,写屏障机制被触发,向GC发送信号,GC重新扫描对象并标位灰色。

    因此,gc一旦开始,无论是创建对象还是对象的引用改变,都会先变为灰色。

    参考文献:

    Golang's Real-time GC in Theory and Practice

    以上就是本文的全部内容,希望对大家的学习有所帮助,也希望大家多多支持脚本之家。

    相关文章

  2. Go之interface的具体使用

    Go之interface的具体使用

    这篇文章主要介绍了Go之interface的具体使用,小编觉得挺不错的,现在分享给大家,也给大家做个参考。一起跟随小编过来看看吧
    2018-03-03
  3. Go语言中一些不常见的命令参数详解

    Go语言中一些不常见的命令参数详解

    这篇文章主要给大家介绍了关于Go语言中一些不常见的命令参数的相关资?#24076;?#25991;中通过示例代码介绍的非常详细,对大家的学习或者工作具有一定的参考学习价值,需要的朋友们下面随着小编来一起学?#25226;?#20064;吧。
    2017-12-12
  4. 最新评论

    常用在线小工具

    山东群英会开奖查询