这是我参与「第三届青训营 -后端场」笔记创作活动的的第3篇笔记.

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在本文章中会了解到：

1. 垃圾回收(重要)
2. Go 垃圾回收(了解)
3. Go 编译器的知识(了解)

很多内容和 Java GC 很类似。

0x1 自动内存管理(GC)

自动内存管理也叫垃圾回收，由程序语言运行时系统管理动态内存。

• 避免手动内存管理，专注于实现业务逻辑
• 保存内存使用的正确性和安全性：比如 double-free 和 use after free 的问题 相关概念：
• Mutator: 业务线程，分配新对象，修改对象的指向关系
• Collector：GC线程，找到存活对象，回收死亡对象
• Serial GC：只有一个 collector
• Parallel GC：支持多个 collectors 同时回收的 GC 算法
• Concurrent GC：mutators 和 collectors 可以同时执行

GC 算法的指标：

• 安全性：不能回收存活的对象
• 吞吐量：花在GC上的时间
• 暂停时间：业务是否能感知内存回收，STW
• 内存开销

常见垃圾回收算法：追踪垃圾回收(Tracing garbage collection)和引用计数法(Reference Counting)

追踪垃圾回收

追踪垃圾回收算法大致分为三步：

1. 标记根对象：静态常量，全局变量，常量，线程栈等
2. 标记可达对象：从根对象触发，找到所有可达对象
3. 清理不可达对象：清理不可达对象有着不同的策略（和 JVM 垃圾回收类似），具体回收策略要根据对象的声明周期来确定
   • Copying GC：将存活对象复制到另外的内存空间，类似 JVM 中的幸存区 From 和 to。
   • Mark-Sweep GC：即标记清楚法，将死亡对象的内存标记为“可分配”
   • Mark-Compact GC：移动并且整理存活对象，原地整理对象

这里的具体回收策略使用了分代 GC：

年轻代中的对象存活时间较短，可以采用 copying GC，老年代中存活时间较长，可以采用Mark-Sweep GC。

引用计数法

每个对象都有一个与之关联的引用数目，当引用数目大于0的时候对象存活。 优点：

• 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（比如 C++ 中的智能指针） 缺点：
• 维护引用计数的开销较大：需要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：每个对象都引入额外的内存空间存储引用数目

0x2 Go内存管理及优化(Go GC)

Go 内存分配

1. 分块 目标：为对象在堆上分配内存。

   提前将内存分块：

   • 首先系统调用 mmap() 向 OS 申请分配一块内存空间，比如4MB
   • 将获得的内存划分为大块，例如 8KB，称为mspan, noscan mspan 用于分配不包含指针的对象，scan mspan 分配包含指针的对象。GC 只会扫描scan mspan
   • 再将大块继续划分为特定大小的小块，用作对象分配

2. 缓存

Go 内存缓存借鉴了 TCMalloc(Thread Caching) 的技术加快整体内存分配速度。

字节跳动的针对小对象分配的优化方案：Balanced GC，并且取得了不错的效果  。

0x3 编译器和静态分析

静态分析分为数据流和控制流分析，也分为过程间分析和过程中分析。

0x4 Go 编译器优化

函数内联