这是我参与「第三届青训营 -后端场」笔记创作活动的第4篇笔记。
1.自动内存管理
动态内存：程序在运行时根据需求动态分配的内存malloc()
自动内存管理(垃圾回收)：由程序语言的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；保证内存使用的正确性和安全性: double-free problem, use-after-free problem
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
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
评价GC算法：安全性、吞吐率、暂停实践、内存开销
1.2 追踪垃圾回收
1.对象被回收的条件：指针指向关系不可达的对象
2.标记根对象：静态变量、全局变量、常量、线程栈
3.标记：求指针指向关系的传递闭包—从根节点出发，找到所有可达对象
4.清理：所有不可达对象--将存活对象复制到另外的内存空间；将死亡对象的内存标记为可分配；移动并整理存活对象
5.copying GC：根据对象的生命周期，使用不同的标记和清理策略
1.3 分代GC
1. 分代假说： most objects die young
2. Intuition:很多对象在分配出来后很快就不再使用了
3.每个对象都有年龄:经历过GC的次数
4.目的: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
5. 不同年龄的对象处于heap 的不同区域
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
1.4 引用计数
1.每个对象都有一个与之关联的引用数目
2.对象存活的条件:当且仅当引用数大于0
3.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（c++智能指针）
4.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
2.Go内存管理及优化
2.1 Go内存分配
2.1.1 分块
1.目标：为对象在heap上分配内存
2.提前将内存分块
3.对象分配：根据对象的大小，选择最合适的块返回
2.1.2 缓存
TCMalloc：thread caching
2.2 Go内存管理优化
对象分配是非常高频的操作；小对象占比较高；Go内存分配比较耗时
2.3 Balanced GC
goroutine allocation buffer (GAB)：对于Go内存管理来说是一个大对象
本质:将多个小对象的分配合并成一次大对象的分配
问题:GAB的对象分配方式会导致内存被延迟释放
方案：移动GAB中存活的对象，本质是用copying GC算法管理小对象
3.编译器和静态分析
3.1 编译器的结构
1.分析部分(前端front end)：词法分析，生成词素(lexeme)；语法分析，生成语法树；语义分析，收集类型信息，进行语义检查；中间代码生成，生成 intermediate representation (IR)
2.综合部分(后端back end)：代码优化，机器无关优化，生成优化后的IR；代码生成，生成目标代码
3.2 静态分析
静态分析:不执行程序代码，推导程序的行为，分析程序的性质。
控制流(Control flow):程序执行的流程
数据流(Data flow):数据在控制流上的传递
3.3 过程内分析和过程间分析
过程内分析：仅在函数内部进行分析
过程间分析：考虑函数调用时参数传递和返回值的数据流和控制流
4.Go编译器优化
4.1 函数内联
内联：将被调用函数的函数体(callee)的副本替换到调用位置(caller)上，同时重写代码以反映参数的绑定
优点：消除函数调用开销，例如传递参数、保存寄存器等；将过程问分析转化为过程内分析，帮助其他优化，例如逃逸分析
缺点：函数体变大，instruction cache不友好；编译生成的Go镜像变大
4.2 Beast Mode
Go函数内联受到的限制较多：语言特性限制了函数内联；内联策略保守
Beast mode：调整函数内联的策略，使更多函数被内联；降低函数调用的开销；增加了其他优化的机会:逃逸分析
开销：Go镜像增加~10%；编译时间增加
4.3 逃逸分析
分析代码中指针的动态作用域：指针在何处可以被访问
Beast mode:函数内联拓展了函数边界，更多对象不逃逸
优化:未逃逸的对象可以在栈上分配--对象在栈上分配和回收很快:移动sp；减少在heap 上的分配，降低GC负担
