这是我参与「第五届青训营」笔记创作活动的第 4 天
1. 自动内存管理
相关概念
线程分类
- 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
GC 分类
- 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！（通过读写屏障实现）
评价 GC 算法指标
- 安全性(Safety): 不能回收存活的对象 基本要求
- 吞吐率(Throughput): 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
GC 算法
- 追踪垃圾回收(Tracing garbage collection)
- 引用计数(Reference counting)
追踪垃圾回收
对象被回收的条件：指针指向关系不可达的对象
回收步骤
- 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
清理算法分类
- Copying GC: 将存活对象复制到另外的内存空间
- Mark-sweep GC: 将死亡对象的内存标记为“可分配”
- Mark-compact GC: 移动并整理存活对象
引用计数
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
- 无法回收循环引用（解决方案：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
Go 内存分配
分块
目标：为对象在 heap 上分配内存
内存分块
- 调用系统调用 mmap() 向 OS 申请一大块内存，例如 4 MB
- 先将内存划分成大块，例如 8 KB，称作 mspan
- 再将大块继续划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：根据对象的大小返回最合适的块
缓存
在内存分配时使用多级缓存
内存分配特点
- 对象分配是非常高频的操作（每秒分配 GB 级别的内存）
- 小对象占比较高
- Go 内存分配比较耗时
内存分配优化
- 指针碰撞风格的对象分配
- 实现了 copying GC
- 性能收益
