这是我参与「第五届青训营 」伴学笔记创作活动的第 9 天
自动内存管理
- 动态内存
- 程序在运行时根据需求动态分配(malloc())的内存
C语言中是开发者管理内存分配，但是Go中是自动进行内存申请与释放
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自动内存管理（垃圾回收 GC）
- 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
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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
其中找到存活对象的目的是方便区分与回收死亡对象。因为存活对象之间有某种关联，标记后可以很方便的回收死亡对象
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一些概念
- 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 重要的是业务线程和垃圾回收线程，一个分配新对象，一个找到存活对象并回收死亡对象的内存空间
Serial GC: 只有一个 collector
Parallel GC: 并行 GC，支持多个 collectors 同时回收的 GC 算法
Concurrent GC: 并发 GC，支持 mutator(s) 和 collector(s) 同时执行的 GC 算法
追踪垃圾回收(Tracing garbage collection)
被回收的条件：判断是否为不可达对象
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先标记根对象(GC roots)(一些程序执行过程中不会被回收的对象，例如静态变量、全局变量、常量等等)
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标记：然后从根对象出发，找到所有可达对象（根据指针的关系）
- 即找到存活对象
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清理：回收不可达对象的内存空间，有一下三种不同的方式
- Copying GC: 将存活对象从一块内存空间复制到另外一块内存空间，原先的空间可以直接进行对象分配
- Mark-sweep GC：将死亡对象所在内存块标记为可分配，使用 free list 管理可分配的空间
- Mark-compact GC：将存活对象复制到同一块内存区域的开头
引用计数
对象存活的条件：当且仅当引用数大于 0
每一个对象都有一个与之关联的引用数目
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优点
- 内存管理的操作被平摊到程序运行中：指针传递的过程中进行引用计数的增减
- 不需要了解 runtime 的细节：因为不需要标记 GC roots，因此不需要知道哪里是全局变量、线程栈等
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缺点
- 开销大，因为对象可能会被多线程访问，对引用计数的修改需要原子操作保证原子性和可见性
- 无法回收环形数据结构
- 每个对象都引入额外存储空间存储引用计数
- 虽然引用计数的操作被平摊到程序运行过程中，但是回收大的数据结构依然可能引发暂停
GO内存管理
为对象在堆(heap)上分配内存 —— 提前将内存分块
- 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，选择最合适的块返回
内存缓存
Go 内存管理构成了多级缓存机制，从 OS 分配得的内存被内存管理回收后，也不会立刻归还给 OS，而是在 Go runtime 内部先缓存起来，从而避免频繁向 OS 申请内存。内存分配的路线图如下。
分块与缓存都很常见，不同系统中的设计有异曲同工之妙
Go内存管理的问题
- 对象分配操作高频，每秒分配GB级别的内存
- 占用很多CPU
- 小对象分配占大多数 —— 优化小对象分配是关键
字节跳动处理小对象分配占比大的优化方案
Balanced GC：本质上是将多次小对象的分配合并为一次大对象的分配
