【七天入门Go语言】 GC垃圾回收三色标记 | 第七天
目录
- GC
- 三色标记法
- 最后
GC
GC
全称Garbage Collection
目前主流的垃圾回收算法有两类,分别是追踪式垃圾回收算法
(Tracing garbage collection)和引用计数法
( Reference counting )。
而三色标记法
是属于追踪式垃圾回收算法
的一种。
追踪式算法的核心思想是判断一个对象是否
可达
,因为一旦这个对象不可达就可以立刻被 GC 回收了。
那么如何判断一个对象是否可达呢?
分为两步:
- 第一步找出所有的全局变量和当前函数栈里的变量,标记为可达。
- 第二步,从已经标记的数据开始,进一步标记它们可访问的变量,周而复始,这一过程也叫
传递闭包
。
在go推出三色标记法之前,go所使用的gc算法叫Mark-And-Sweep
(标记清扫)
这个算法就是严格按照追踪式算法的思路来实现的。
- 先设置一个标志位来记录对象是否被使用,最开始所有的标记位都是 0。
- 如果发现对象是可达的就会置为
1
,一步步下去就会呈现一个类似树状的结果。 - 等标记的步骤完成后,会将没有被标记的对象统一清理,再次把所有的标记位设置成 0, 以便下次进行清理。
这个算法最大的问题是 GC
执行期间需要把整个程序完全暂停
,不能异步进行GC
操作。因为在不同阶段标记清扫法的标志位 0 和 1 有不同的含义,那么新增的对象无论标记为什么都有可能意外删除这个对象。对实时性要求高的系统来说,这种需要长时间挂起的标记清扫法是不可接受的。所以就需要一个算法来解决 GC 运行时程序长时间挂起的问题,那就三色标记法。
三色标记法
三色标记法是传统 Mark-Sweep 的一个改进,它是一个并发的 GC 算法。on-the-fly
原理如下
- 整个进程空间里申请每个对象占据的内存可以视为一个图, 初始状态下每个内存对象都是白色标记。
- 先
stop the world
,将扫描任务作为多个并发的goroutine立即入队给调度器,进而被CPU处理,第一轮先扫描所有可达的内存对象,标记为灰色放入队列 - 第二轮可以恢复start the world,将第一步队列中的对象引用的对象置为灰色加入队列,一个对象引用的所有对象都置灰并加入队列后,这个对象才能置为黑色并从队列之中取出。循环往复,最后队列为空时,整个图剩下的白色内存空间即不可到达的对象,即没有被引用的对象;
- 第三轮再次
stop the world
,将第二轮过程中新增对象申请的内存进行标记(灰色),这里使用了writebarrier
(写屏障)去记录这些内存的身份;
这个算法可以实现 on-the-fly
,也就是在程序执行的同时进行收集,并不需要暂停整个程序。
简化步骤如下:
1、首先创建三个集合:白、灰、黑。
2、将所有对象放入白色集合中。
3、然后从根节点开始遍历所有对象(注意这里并不递归遍历),把遍历到的对象从白色
集合放入灰色
集合。
因为root set 指向了A、F,所以从根结点开始遍历的是A、F
,所以是把A、F放到灰色集合中。
4、之后遍历灰色集合,将灰色对象引用的对象
从白色集合
放入灰色集合
,之后将此灰色对象放入黑色集合
我们可以发现这个A指向了B,C,D所以也就是把BCD放到灰色中,把A放到黑色中,而F没有指任何的对象,所以直接放到黑色中。
5、重复 4 直到灰色中无任何对象
因为D指向了A所以D也放到了黑色中,而B和C能放到黑色集合中的道理和F一样,已经没有了可指向的对象了。
6、通过write-barrier
检测对象有无变化,重复以上操作
由于这个EGH并没有和RootSet有直接或是间接的关系,所以就会被清除。
7、收集所有白色对象(垃圾)
所以我们可以看出这里的情况,只要是和root set根集合直接相关
的对象或是间接相关
的对象都不会被清楚。只有不相关的才会被回收。
参考文档:
一张图讲解GC
关于write-barrier写屏障
最后
小生凡一,期待你的关注。
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