这是我参与「第五届青训营 」伴学笔记创作活动的第 4 天

自动内存管理

概念

• 动态内存：程序运行时根据需求动态分配的内存
• 自动内存管理(垃圾回收)：在程序语言的运行时系统管理动态内存
  • 避免了手动内存管理，专注于实现业务逻辑
  • 保证内存使用的正确性和安全性
• 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

相关概念

• 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

追踪垃圾回收Tracing garbage collection

• 对象被回收的条件：指针指向关系不可达的对象
• 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
  • 求指针指向关系的传递闭包：从根对象出发，找到所有可达对象
• 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)
• 根据对象的生命周期，使用不同的标记和清理政策

分代GC Generational GC(garbage collection)

• 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的不同领域
• 年轻代(Young generation)
  • 常规的的对象分配
  • 由于存活对象很少，可以采用copying collection
  • GC吞吐率很高
• 老年代(Old generation)
  • 对象趋于一直活着，反复复制开销较大
  • 可以采用mark-sweep ccollection

引用计数Reference counting

• 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
  • 内存管理的操纵被平摊到程序的执行过程中
  • 内存管理不需要了解runtime的实现细节
• 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纵的原子性可可见性
  • 无法回收1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

Go内存管理及优化

Go内存分配

分块

• 目标：为对象在heap上分配内存
• 提前将系统分块
  • 调用系统调用mmapp()向OS申请一大块内存
  • 先将内存划分成大块，称作mspan
  • 再将大块继续分成特定大小的小块，用于对象分配
  • noscan mspan：分配不包含指针的对象——GC不需要扫描
  • scan mspan：分配包含指针的对象——GC需要扫描
• 对象分配：根据对象的大小，选择最合适的块返回

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