前言
前情回顾：
终于来到GC这块了。Go的GC是在运行程序时才工作的，并且是异步的，类似一个后台进程，不会打扰到其它协程的工作。那GC是怎么实现的呢？
可达性分析
Go的GC是采用标记清除的方式，先把所有有用的对象标记了，然后再回收未标记的对象。
那从哪里开始找呢？
从Root Set变量开始找，Root Set变量有以下特征：
- 被栈上的指针引用
- 被全局变量指针引用
- 被寄存器指针引用
遍历方式是什么？
内存分布类似图或树，举例如下：
对于这类结构，可以采用深度dfs遍历或广度bfs遍历。Go的GC采用的是广度优先遍历方式。
首先从根节点出发，将引用的到节点标记上：
继续下一轮标记：
标记完成后，发现对象G和H未被标记，便将其内存回收。
以上方法称为可达性分析法，其步骤为：
- 启动前要暂停其它协程
- 通过可达性分析，找到无用的堆内存
- 释放堆内存
- 恢复所有协程
这种串行GC方法实现起来较为容易，但缺点也很明显，那就是需要暂停其它协程，对性能影响大。
三色标记法
要解决GC时的性能问题，就得使用并发GC了，因此Go提出了三色标记法。
三色标记法分别是黑色，灰色和白色，不同标记颜色意义不同：
- 黑色，有用，已经分析扫描完了
- 灰色，有用，暂未分析扫描
- 白色，暂时无用
运行时也是采用可达性分析的思路，先标记再清除。其运行过程如下。
标记阶段
首先初始状态如下，用三个队列分别放置黑灰白对象：
从Root Set出发，发现用到了对象A和E，将自身标记为灰色，加入灰色队列。为什么是灰色呢？因为对象A和E是有用的，但还没有对其子对象进行分析扫描。
下一步从对象A和E出发，发现对象B,C,D,F，将这些对象都标记为灰色，加入灰色队列。而对象A和E扫描完了，标记为黑色，加入黑色队列。
最后扫描分析对象B,C,D,F完成后，都标记为黑色，加入黑色队列。同时广度搜索完毕。
清除阶段
将对象G,H堆内存回收。
再次标记时，所有对象置为白色。
以上即GC的运行过程，但在并发场景下，可能存在一些问题。
删除屏障
并发场景下，可能存在误清理情况。
首先，当一个白色对象更改为被黑色对象引用，就会被误清理。演示过程如下：
某时刻状态：
由于并发运行，其它业务可能取消对象B引用对象D，而更改为被对象E引用了。
最终GC结果如下：
因为对象E已经标记为黑色了，不会再对子对象扫描，那对象D就一直标记为白色了，最终会被GC误清理了。
怎么解决呢？该问题关键在于对象D始终为白色，无法被扫描到。
因此Go采用了删除屏障的方法，当一个对象被取消指针引用时，自身会被标记为灰色。也就是说，对象D被对象B取消引用时，自身会被标记为灰色。
之后对象E引用对象D,扫描到对象D时，D就会标记为黑色了，从而避免误清理情况出现。
插入屏障
还有个问题，如果插入一个新对象H,该对象被黑色标记的对象E引用了怎么办呢?如下图：
GC也不会扫描到对象H，使对象H始终为白色标记，从而误删除。GC结果如下图：
由于对象H为白色标记，导致误删除。
怎么解决？该问题关键也是在于对象H始终为白色，无法被扫描到。
因此Go采用了插入屏障的方法，当一个黑色标记的对象引用一个新对象时，新对象会被立即标记为灰色。如下图：
当黑色对象E指向新对象H时，H会被置灰，便不会被误清理了。
已经被引用的对象取消了指针引用，会触发删除屏障，将该对象置灰。
插入的新对象被黑色标记对象引用时，会触发插入屏障，将新对象置灰。
GC触发的时机
那GC在什么时候触发呢？有三个时机：
- 系统定时触发
- 用户主动调用
- 申请新内存时触发
系统定时触发调用了sysmon定时检查，如果两分钟内没有GC,则触发。
用户通过调用runtime.GC()来主动触发GC。
申请新内存时调用了mallocgc方法，也会触发GC。
结语
以前就听过三色标记法，今天终于入门了。
至此，堆内存结构，分配和回收堆内存都已完毕！
