这是我参与「第五届青训营 」伴学笔记创作活动的第4天，在过去几天，我学习了go语言的内存管理和编译器优化。
自动内存管理
基本概念
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自动内存管理：由程序语言的运行时系统管理动态内存
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避免手动内存管理，专注于实现业务逻辑
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保证内存使用的正确性和安全性: double-free problem, use-after-free problem
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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
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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
追踪垃圾回收
Tracing garbage collection: 追踪垃圾回收
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被回收的条件：不可达对象
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过程
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标记根对象 (GC roots): 静态变量、全局变量、常量、线程栈等
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标记：找到所有可达对象
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清理：回收所有不可达对象占据的内存空间
- 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
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引用计数
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每个对象都有一个与之关联的引用数目
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对象存活的条件：当且仅当引用数大于 0
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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 内存管理及优化
内存分配-缓存
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TCMalloc: TC is short for thread caching
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目标：为对象在 heap 上分配内存
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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
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对象分配：根据对象的大小，选择最合适的块返回
字节跳动的优化方案
- Balanced GC
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核心：将 noscan 对象在 per-g allocation buffer (GAB) 上分配，并使用移动对象 GC 管理这部分内存，提高对象分配和回收效率
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每个 g 会附加一个较大的 allocation buffer (例如 1 KB) 用来分配小于 128 B 的 noscan 小对象
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分配对象时，根据对象大小移动
top指针并返回，快速完成一次对象分配 -
同原先调用
mallocgc()进行对象分配的方式相比，balanced GC 缩短了对象分配的路径，减少了对象分配执行的指令数目，降低 CPU 使用
