Go V1.3之前的标记清除
流程
- 暂停程序业务逻辑，找出不可达对象和可达对象
- 开始标记，找出程序所有可达对象，并做上标记
- 标记完成后，开始清除未标记对象
- 停止暂停，让程序继续跑，然后循环这个过程，直至process生命周期结束
缺点
- 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
Go V1.5 三色标记法
- 新创建的对象都标记为白色
- 每次GC回收开始，从根节点遍历所有对象，把遍历到的对象从白色标记表，放入色标记表
3. 遍历灰色标记表，将灰色对象引用的对象从白色结合放入到灰色标记表，然后将该灰色对象放入黑色标记表
4. 重复第三步，直至灰色标记表中无任何对象
- 回收所有的白色标记表的对象，也就是回收垃圾
对象丢失的问题
三色标记法如果启动STW同样会导致程序卡顿问题。
如但，如果三色标记过程不启动STW，就会存在对象丢失问题。解释如下：
现在垃圾回收进展到如上图所示的状态，因为没有启动STW，所有对象是并行向下执行，在某一时刻可以同时存在如下动作：
对象2解除对对象3的引用对象4引用对象3
GC继续扫描灰色对象，新一轮的对象标记就会变成下图这样。对象2，对象7标记成黑色。此时，不存在灰色对象，接下来回收白色对象。对象3就会被回收，但是此时的对象3是被对象4引用的，不应该被回收，于是就发生了对象丢失。
三色标记最不希望发生的事
上述两个事件同时发生，就会导致对象丢失。最简单的方法就是使用STW。如何能在保证对象不去失的情况尽可能的提局GC效率，减少STW时间呢？
强弱三色不变式
如果三色标记满足强弱不变式之一，就可以保证不丢失对象
强三色不变式
强制禁止黑色对象引用白色对象
弱三色不变式
黑色对象可以引用白色对象，但白色对象必须被灰色对象直接或间接引用。
弱三色不变式就是确保不能存在白色的联通分量。（就是白色的不能单独自己一堆）
屏障机制
插入屏障
- 触发时机：插入对象时。在B对象被A对象引用时，B强制被标记为灰色。
- 满足： 满足强三色不变式，不存在黑色对象引用白色对象的情况了，因为白色对象被引用时会被强制变成灰色。
插入屏障流程
由于并发特性，可同时发生如下三个动作
对象4引用对象8对象1引用对象9
优于栈空间是不触发插入屏障的。因此，对象1不会触发插入屏障，只有对象4会触发插入屏障。
继续执行标记，直至没有灰色对象。
这个时候，开始清扫垃圾就会导致对象9被删除。于是，在清扫垃圾前会把栈上的节点全部置白，此时添加STW保护栈，防止外界的干扰。然后对栈中的元素继续标记。
插入屏障总结
-
不足： 结束时需要STW来重新扫描栈，大约需要10~100ms
-
场景：
A.添加下游对象(C, B)
A.添加下游对象(nil, B)
删除屏障
删除屏障其实也可以理解为插入，就是插入个空对象。
- 触发时机：删除对象时。被删除的对象，如果自身为灰色或者白色，那么被标记为灰色。
对象被删除时，置为灰色，保留一轮。即便是没有新的对象引用它，在下一轮扫描时也会被删除。
- 满足： 满足弱三色不变式，保护灰色对象到白色对象的路径不会断
删除屏障流程
现在有初始状态如下，需要删除对象1对对象5的引用。
删除红色引用后，如下图
继续循环标记，直到没有灰色节点
删除屏障总结
- 不足： 回收精度低。一个对象即使被删除了，仍然能活过这一轮，等下一轮被回收。
Go V1.8的三色标记法+混合写屏障机制
具体操作
- GC开始将栈上的对象全部扫描标记为黑色
- GC期间，任何栈上创建的对象均为黑色
- 被删除的对象标记为灰色
- 被添加的对象标记为灰色
- 栈对象不启动屏障
场景一
对象被堆对象解除引用，成为栈对象的下游
对象4解除对对象7的引用对象1引用对象7
对象4是栈对象，解除对对象7的引用时将对象7置灰。
对象1是栈对象，引用对象7时不启用屏障，直接挂在下边
场景二
对象被一个栈对象解除引用，成为另一个对象的下游
- 在栈上新建一个
对象9 对象9引用对象3对象2解除对对象3的引用
栈上新建的对象均标记为黑色，因此对象9为黑色。
无论是对象9引用对象3，还是对象2解除对对象3的引用，由于对象9和对象2均是栈对象，不启用屏障，因此对象3不会有变化。
总结
- Go V1.3晋通的标记清除法，整体过程需要STW、效率极低
- Go V1.5三色标记法，堆空间启动写屏障，栈空间不启动，全部扫描之后，需要重新扫描一次栈(需要STW、效率普通
- Go V1.8 三色标记法，混合写屏障机制， 栈空间不启动，堆空间启动， 整体过程⼏几乎不不需要STW， 效率较高
