1. 前言
所谓垃圾就是不再需要的内存块，这些垃圾如果不清理就没办法再次被分配使用，在不支持垃圾回收的编程语言里，这些垃圾内存就是泄露的内存。
Golang的垃圾回收（GC）也是内存管理的一部分，了解垃圾回收最好先了解前面介绍的内存分配原理。
2. 垃圾回收算法
业界常见的垃圾回收算法有以下几种：
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引用计数：对每个对象维护一个引用计数，当引用该对象的对象被销毁时，引用计数减1，当引用计数器为0是回收该对象。
- 优点：对象可以很快的被回收，不会出现内存耗尽或达到某个阀值时才回收。
- 缺点：不能很好的处理循环引用，而且实时维护引用计数，有也一定的代价。
- 代表语言：Python、PHP、Swift
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标记-清除：从根变量开始遍历所有引用的对象，引用的对象标记为”被引用”，没有被标记的进行回收。
- 优点：解决了引用计数的缺点。
- 缺点：需要STW，即要暂时停掉程序运行。
- 代表语言：Golang(其采用三色标记法)
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分代收集：按照对象生命周期长短划分不同的代空间，生命周期长的放入老年代，而短的放入新生代，不同代有不能的回收算法和回收频率。
- 优点：回收性能好
- 缺点：算法复杂
- 代表语言：
3. Golang垃圾回收
早期的垃圾回收机制：
Go1.3 使用的是标记-清除法，主要步骤如下：
- 进行STW（stop the worl即暂停程序业务逻辑），然后从main函数开始找到不可达的内存占用和可达的内存占用
- 开始标记， 程序找出可达内存占用并做标记
- 标记结束清除未标记的内存占用
- 结束STW停止暂停，让程序继续运行，循环该过程直到main生命周期结束
后来优化了方案将清理垃圾放到了STW之后，与程序运行同时进行，这样做减小了STW的时长，但是STW对于程序性能影响较大
Go1.5 - 三色标记法：
三色标记法分五步进行
- 将所有对象标记为白色；
- 从根节点集合出发，将第一次遍历到的节点标记为灰色放入集合列表中；
- 遍历灰色集合，将灰色节点遍历到的白色节点标记为灰色，并把灰色节点标记为黑色；
- 循环这个过程；
- 直到灰色节点集合为空，回收所有的白色节点；
缺点：将GC和程序会放一起执行，会因为cpu的调度出现下面这种情况，导致被引用的对象3会被垃圾回收掉，从而出现错误。
- 一个白色对象被黑色对象引用
- 灰色对象与它之间的可达关系的白色对象遭到破坏
因此在此基础上拓展出了俩种方法，强三色不变式和弱三色不变式
- 强三色不变式：不允许黑色对象引用白色对象
- 弱三色不变式：黑色对象可以引用白色，白色对象存在其他灰色对象对他的引用，或者他的链路上存在灰色对象
为了实现这俩种不变式的设计思想，从而引出了屏障机制，即在程序的执行过程中加一个判断机制，满足判断机制则执行回调函数。
屏障机制分为写屏障和删除屏障，
值得注意的是为了保证栈的运行效率，屏障只对堆上的内存对象启用，栈上的内存会在GC结束后启用STW重新扫描。
写屏障实现的是强三色不变式，
- 原理：对象被引用时触发的机制，当白色对象被黑色对象引用时，白色对象被标记为灰色（栈上对象无插入屏障）。
- 缺点：如果对象1在栈上新创建了一个对象6，由于栈没有屏障机制，所以对象6仍为白色节点会被回收。
- 所以栈在GC迭代结束时（没有灰色节点），会对栈执行STW，重新进行扫描清除白色节点。（STW时间为10-100ms）
删除屏障则实现了弱三色不变式。
- 原理：对象被删除时触发的机制。如果灰色对象引用的白色对象被删除时，那么白色对象会被标记为灰色。
- 缺点：这种做法回收精度较低，一个对象即使被删除仍可以活过这一轮再下一轮被回收。（如果对象4没有引用对象3，此时对象3应该作为垃圾被回收，但是对象3却要等到下一轮GC才会被回收）
Go1.8 三色标记+混合写屏障
基于写屏障和删除屏障在结束时需要STW来重新扫描栈，所带来的性能瓶颈，Go在1.8引入了混合写屏障的方式实现了弱三色不变式的设计方式，混合写屏障分下面四步
- GC开始时将栈上可达对象全部标记为黑色（不需要二次扫描，无需STW）
- GC期间，任何栈上创建的新对象均为黑色
- 被删除引用的对象标记为灰色
- 被添加引用的对象标记为灰色
4. 垃圾回收触发时机
4.1 内存分配量达到阀值触发GC
每次内存分配时都会检查当前内存分配量是否已达到阀值，如果达到阀值则立即启动GC。
阀值 = 上次GC内存分配量 * 内存增长率
内存增长率由环境变量GOGC控制，默认为100，即每当内存扩大一倍时启动GC。
4.2 定期触发GC
默认情况下，最长2分钟触发一次GC， 这个间隔在src/runtime/proc.go:forcegcperiod变量中被声明：
// forcegcperiod is the maximum time in nanoseconds between garbage// collections. If we go this long without a garbage collection, one// is forced to run.//// This is a variable for testing purposes. It normally doesn't change.var forcegcperiod int64 = 2 * 60 * 1e9
4.3 手动触发
程序代码中也可以使用runtime.GC()来手动触发GC。这主要用于GC性能测试和统计。
