当前位置:首页 > 文章列表 > Golang > Go教程 > 图解Golang的GC垃圾回收算法

图解Golang的GC垃圾回收算法

来源:脚本之家 2022-12-29 21:47:52 0浏览 收藏

在Golang实战开发的过程中,我们经常会遇到一些这样那样的问题,然后要卡好半天,等问题解决了才发现原来一些细节知识点还是没有掌握好。今天golang学习网就整理分享《图解Golang的GC垃圾回收算法》,聊聊垃圾回收、GC,希望可以帮助到正在努力赚钱的你。

虽然Golang的GC自打一开始,就被人所诟病,但是经过这么多年的发展,Golang的GC已经改善了非常多,变得非常优秀了。

以下是Golang GC算法的里程碑:

  • v1.1 STW
  • v1.3 Mark STW, Sweep 并行
  • v1.5 三色标记法
  • v1.8 hybrid write barrier

经典的GC算法有三种: 引用计数(reference counting) 、 标记-清扫(mark & sweep) 、 复制收集(Copy and Collection) 。

Golang的GC算法主要是基于 标记-清扫(mark and sweep) 算法,并在此基础上做了改进。因此,在此主要介绍一下 标记-清扫(mark and sweep)算法 ,关于 引用计数(reference counting) 和 复制收集(copy and collection) 可自行百度。

标记-清扫(Mark And Sweep)算法

此算法主要有两个主要的步骤:

  • 标记(Mark phase)
  • 清除(Sweep phase)

第一步,找出不可达的对象,然后做上标记。

第二步,回收标记好的对象。

操作非常简单,但是有一点需要额外注意: mark and sweep 算法在执行的时候,需要程序暂停!即 stop the world 。

也就是说,这段时间程序会卡在哪儿。故中文翻译成 卡顿 。

我们来看一下图解:

开始标记,程序暂停。程序和对象的此时关系是这样的:

然后开始标记,process找出它所有可达的对象,并做上标记。如下图所示:

标记完了之后,然后开始清除未标记的对象:

然后 垃圾 清除了,变成了下图这样。

最后,停止暂停,让程序继续跑。然后循环重复这个过程,直到 process 生命周期结束。

标记-清扫(Mark And Sweep)算法存在什么问题?

标记-清扫(Mark And Sweep)算法 这种算法虽然非常的简单,但是还存在一些问题:

  • STW,stop the world;让程序暂停,程序出现卡顿。
  • 标记需要扫描整个heap
  • 清除数据会产生heap碎片

这里面最重要的问题就是:mark-and-sweep 算法会暂停整个整个程序。

Go是如何面对并这个问题的呢?

三色并发标记法

我们先来看看Golang的三色标记法的大体流程。

首先:程序创建的对象都标记为白色。

gc开始:扫描所有可到达的对象,标记为灰色

从灰色对象中找到其引用对象标记为灰色,把灰色对象本身标记为黑色

监视对象中的内存修改,并持续上一步的操作,直到灰色标记的对象不存在

此时,gc回收白色对象。

最后,将所有黑色对象变为白色,并重复以上所有过程。

好了,大体的流程就是这样的,让我们回到刚才的问题:Go是如何解决 标记-清除(mark and sweep) 算法中的卡顿(stw,stop the world)问题的呢?

gc和用户逻辑如何并行操作?

标记-清除(mark and sweep)算法的STW(stop the world)操作,就是runtime把所有的线程全部冻结掉,所有的线程全部冻结意味着用户逻辑是暂停的。这样所有的对象都不会被修改了,这时候去扫描是绝对安全的。

Go如何减短这个过程呢?标记-清除(mark and sweep)算法包含两部分逻辑:标记和清除。

我们知道Golang三色标记法中最后只剩下的黑白两种对象,黑色对象是程序恢复后接着使用的对象,如果不碰触黑色对象,只清除白色的对象,肯定不会影响程序逻辑。所以: 清除操作和用户逻辑可以并发。

标记操作和用户逻辑也是并发的,用户逻辑会时常生成对象或者改变对象的引用,那么标记和用户逻辑如何并发呢?

process新生成对象的时候,GC该如何操作呢?不会乱吗?

我们看如下图,在此状态下:process程序又新生成了一个对象,我们设想会变成这样:

但是这样显然是不对的,因为按照三色标记法的步骤,这样新生成的对象A最后会被清除掉,这样会影响程序逻辑。

Golang为了解决这个问题,引入了 写屏障 这个机制。

写屏障:该屏障之前的写操作和之后的写操作相比,先被系统其它组件感知。

通俗的讲:就是在gc跑的过程中,可以监控对象的内存修改,并对对象进行重新标记。(实际上也是超短暂的stw,然后对对象进行标记)

在上述情况中, 新生成的对象,一律都标位灰色!
即下图:

那么,灰色或者黑色对象的引用改为白色对象的时候,Golang是该如何操作的?

看如下图,一个黑色对象引用了曾经标记的白色对象。

这时候,写屏障机制被触发,向GC发送信号,GC重新扫描对象并标位灰色。

因此,gc一旦开始,无论是创建对象还是对象的引用改变,都会先变为灰色。

参考文献:

Golang's Real-time GC in Theory and Practice

终于介绍完啦!小伙伴们,这篇关于《图解Golang的GC垃圾回收算法》的介绍应该让你收获多多了吧!欢迎大家收藏或分享给更多需要学习的朋友吧~golang学习网公众号也会发布Golang相关知识,快来关注吧!

版本声明
本文转载于:脚本之家 如有侵犯,请联系study_golang@163.com删除
Go实现简易RPC框架的方法步骤Go实现简易RPC框架的方法步骤
上一篇
Go实现简易RPC框架的方法步骤
Golang 日期/时间包的使用详解
下一篇
Golang 日期/时间包的使用详解
评论列表
查看更多
最新文章
查看更多
课程推荐
  • 前端进阶之JavaScript设计模式
    前端进阶之JavaScript设计模式
    设计模式是开发人员在软件开发过程中面临一般问题时的解决方案,代表了最佳的实践。本课程的主打内容包括JS常见设计模式以及具体应用场景,打造一站式知识长龙服务,适合有JS基础的同学学习。
    543次学习
  • GO语言核心编程课程
    GO语言核心编程课程
    本课程采用真实案例,全面具体可落地,从理论到实践,一步一步将GO核心编程技术、编程思想、底层实现融会贯通,使学习者贴近时代脉搏,做IT互联网时代的弄潮儿。
    516次学习
  • 简单聊聊mysql8与网络通信
    简单聊聊mysql8与网络通信
    如有问题加微信:Le-studyg;在课程中,我们将首先介绍MySQL8的新特性,包括性能优化、安全增强、新数据类型等,帮助学生快速熟悉MySQL8的最新功能。接着,我们将深入解析MySQL的网络通信机制,包括协议、连接管理、数据传输等,让
    500次学习
  • JavaScript正则表达式基础与实战
    JavaScript正则表达式基础与实战
    在任何一门编程语言中,正则表达式,都是一项重要的知识,它提供了高效的字符串匹配与捕获机制,可以极大的简化程序设计。
    487次学习
  • 从零制作响应式网站—Grid布局
    从零制作响应式网站—Grid布局
    本系列教程将展示从零制作一个假想的网络科技公司官网,分为导航,轮播,关于我们,成功案例,服务流程,团队介绍,数据部分,公司动态,底部信息等内容区块。网站整体采用CSSGrid布局,支持响应式,有流畅过渡和展现动画。
    485次学习
查看更多
AI推荐
  • PubMedQA数据集详解:生物医学问答基准、功能与应用指南
    PubMedQA
    深入了解PubMedQA生物医学问答数据集,涵盖其核心功能、使用方法及在临床决策、药物研发等场景的应用,助力提升NLP模型性能。
    581次使用
  • H2O EvalGPT:开源LLM大模型评估与排行榜工具
    H2O EvalGPT
    H2O EvalGPT是H2O.ai推出的开源LLM评估平台,提供详细的大模型性能排行榜、行业特定基准测试及A/B测试功能,助您快速选择最适合项目的高性能大语言模型。
    620次使用
  • LMArena是什么?伯克利AI模型评估平台使用指南与功能解析
    LMArena
    LMArena是加州大学伯克利分校推出的AI模型匿名评测平台。通过盲测投票机制,用户可对比不同大模型回答并生成实时排行榜,助力开发者优化模型及用户选择最佳AI工具。
    651次使用
  • 斯坦福HELM:大语言模型Holistic Evaluation整体评估框架详解
    HELM
    深入了解斯坦福推出的HELM(Holistic Evaluation of Language Models)大模型评测体系。本文解析其核心功能、安装配置步骤及应用场景,涵盖准确性、公平性、鲁棒性等多维度指标,助力开发者全面优化语言模型性能。
    616次使用
  • MMBench详解:多模态大模型基准测试、功能特点与使用指南
    MMBench
    MMBench是由上海人工智能实验室等机构联合推出的多模态基准测试平台,提供细粒度能力评估、大规模数据集及VLMEvalKit工具。本文详细介绍其核心功能、安装使用方法及应用场景,助力开发者全面评估多模态模型性能。
    432次使用
微信登录更方便
  • 密码登录
  • 注册账号
登录即同意 用户协议 和 隐私政策
返回登录
  • 重置密码