gc垃圾回收

业界常见的垃圾回收算法有以下几种：

• 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时回收该对象。
  • 优点：对象可以很快地被回收，不会出现内存耗尽或达到某个阀值时才回收。
  • 缺点：不能很好地处理循环引用，而且实时维护引用计数，也有一定的代价。
  • 代表语言：Python、PHP、Swift
• 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）
• 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，不同代有不同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： JAVA

循环引用问题：（对象之间互相引用，都不能回收）

上图为例，当代码执行完line7时，两个对象的引用计数均为2。此时将myObject1和myObject2分别置为null，以前一个对象为例，它的引用计数将减1。

若要满足垃圾回收的条件，需要清除myObject2中的ref这个引用，而要清除掉这个引用的前提条件是myObject2引用的对象被回收，可是该对象的引用计数也为1，因为myObject1.ref指向了它。以此类推，也就进入一种死循环的状态。

三色标记法：

前面介绍了对象标记状态的存储方式，还需要有一个标记队列来存放待标记的对象，可以简单想象成把对象从标记队列中取出，将对象的引用状态标记在span的gcmarkBits，把对象引用到的其他对象再放入队列中。

三色只是为了叙述上方便抽象出来的一种说法，实际上对象并没有颜色之分。这里的三色，对应了垃圾回收过程中对象的三种状态：

• 灰色：对象还在标记队列中等待
• 黑色：对象已被标记，gcmarkBits对应的位为1（该对象不会在本次GC中被清理）
• 白色：对象未被标记，gcmarkBits对应的位为0（该对象将会在本次GC中被清理）

例如，当前内存中有A~F一共6个对象，根对象a,b本身为栈上分配的局部变量，根对象a、b分别引用了对象A、B, 而B对象又引用了对象D，则GC开始前各对象的状态如下图所示:

初始状态下所有对象都是白色的。

接着开始扫描根对象a、b:

由于根对象引用了对象A、B,那么A、B变为灰色对象，接下来就开始分析灰色对象，分析A时，A没有引用其他对象很快就转入黑色，B引用了D，则B转入黑色的同时还需要将D转为灰色，进行接下来的分析。如下图所示：

上图中灰色对象只有D，由于D没有引用其他对象，所以D转入黑色。直到没有灰色对象时，标记过程结束：

最终，黑色的对象会被保留下来，白色对象会被回收掉。

来源：https://www.topgoer.cn/docs/gozhuanjia/chapter044.2-garbage_collection

Go 三色标记算法的正确流程

1. 初始状态

• 所有对象初始为白色（White）（未访问）。

• 根对象（Root Set）（如全局变量、栈变量、寄存器变量）被标记为灰色（Grey）（待扫描）。

2. 标记阶段（Marking）

1. 从灰色对象出发（而不是直接标记黑色）：

   • 灰色代表“已发现但未扫描”的对象。

   • 从灰色对象开始，扫描它引用的所有子对象。

   • 每扫描一个灰色对象，就把它变成黑色（Black）（已扫描）。

   • 它引用的所有子对象（如果仍是白色）则变成灰色（待扫描）。

2. 重复上述过程，直到没有灰色对象：

   • 此时，所有黑色对象是存活的（从根可达）。

   • 所有白色对象是不可达的，可以被回收。

3. 清除阶段（Sweeping）

• 回收所有白色对象的内存。

Go 垃圾回收（GC）的触发时机

Go 的垃圾回收（GC）是 并发执行的，但它的运行时机由 运行时（runtime） 动态决定，主要取决于以下条件：

1. 核心触发条件

（1）内存分配阈值触发（主要方式）

• Go 的 GC 是 基于内存分配量触发的，默认情况下：

  • 当 堆内存增长到上次 GC 后存活对象的 2 倍 时（由 GOGC 环境变量控制）。

  • 默认 GOGC=100（即堆增长 100% 触发 GC）。

  • 例如：

    • 上次 GC 后存活对象占 10MB，当堆增长到 20MB 时触发 GC。

• 可通过 GOGC=off 完全禁用自动 GC（需手动调用 runtime.GC()）。

（2）定时强制触发（2 分钟未触发时）

• 如果 长时间未达到内存阈值（如程序内存使用很稳定），Go 会 每 2 分钟强制触发一次 GC，防止内存泄漏无法回收。

（3）手动触发

（4）系统内存不足时（Linux/Mac 的 sysmon 监控）

• 如果系统剩余内存较少，Go 的 sysmon 监控线程会提前触发 GC 以释放内存。

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