这是我参与「第三届青训营 -后端场」笔记创作活动的的第6篇笔记， 本次课主要讲了GO语言发行版优化与实战，本文是针对自动内存管理部分做的笔记

一、基本概念

自动内存管理

• 避免手动内存管理，专注于实现业务逻辑
• 保证内存正确性和安全性
• 三个任务
  • 为新对象分配空间
  • 找到存活对象
  • 回收死亡对象的内存空间

一些概念

• Mutator: 业务线程,分配新对象,修改对象指向关系
• Collector: GC线程,找到存活对象,回收死亡对象的内存空间
• Serial GC: 只有一个 collector
• Parallel GC:支持多个 collectors同时回收的GC算法
• Concurrent GC: mutator(s) 和 collector(s) 可以同时执行

Collectors必须感知对象指向关系的改变！！

评价GC算法

• 安全性(Safety):不能回收存活的对象 基本要求
• 吞吐率(Throughput): 1-GC时间/总时间 花在GC上的时间
• 暂停时间(Pause time): stop the world (STW) 业务是否感知
• 内存开销(Space overhead) GC元数据开销

二、追踪垃圾回收

• 对象被回收的条件： 指针指向关系不可达

• 标记根对象：静态变量，全局变量，常量，线程栈等

• 标记：找到可达对象

• 清理：所有不可达对象

  • 将存活对象复制到另外的内存空间(Copying GC)
  • 将死亡对象的内存标记为可分配“(Mark-sweep GC)
  • 移动并整理存活对象(Mark-compact GC)

• 根据不同的生命周期，可以使用不同的标记清理策略

图：Copying GC

图：Mark-sweep GC： 使用free list管理空闲内存

图：CompactGC：整理

三、分代GC

基本概念

• 分代假说(Generational hypothesis): most objects die young
• Intuition:很多对象在分配出来后很快就不再使用了Young Generation
• 每个对象都有年龄:经历过GC的次数
• 目的:针对年轻和老年的对象,制定不同的GC策略,降低整体内存管理的开销
• 不同年龄的对象处于heap的不同区域

分代

• 年轻代

  • 常规的对象分配
  • 由于存活对象很少,可以采用 copying collection
  • GC吞吐率很高

• 老年代

  • 对象趋向于一直活着,反复复制开销较大
  • 可以采用 mark-sweep collection

四、引用计数法

基本概念

• 每个对象都有一个与之关联的引用数目
• 对象存活的条件:当且仅当引用数大于0

优点

• PTaLL内存管理的操作被平摊到程序执行过程中
• 内存管理不需要了解runtime的实现细节: C++智能指针(smart pointer)

缺点

• 维护引用计数的开销较大:通过原子操作保证对引用计数操作的原子性和可见性
• 无法回收环形数据结构-weak reference
• 内存开销:每个对象都引入的额外内存空间存储引用数目
• 回收内存时依然可能引发暂停

五、总结

• 自动内存管理的背景和意义
• 概念和评价方法
• 追踪垃圾回收
• 引用计数
• 分代GC
• 学术界和工业界在一直在致力于解决自动内存管理技术的不足之处