1. 概述

        垃圾回收是一种自动内存管理技术：通过检测程序中不再使用的内存，并释放这些内存供其他对象使用。

        应用程序中会使用到两种内存，分别为堆(Heap)和栈(Stack)。GC不负责回收栈内存，只负责回收堆内存。 函数执行完后，栈内存直接释放，不需要GC回收；堆是程序共享的内存，需要GC进行回收。

        在Go语言中，垃圾回收器通过标记-清除（Mark-Sweep）算法来实现对内存的管理。

2. 实现细节

(1) 标记阶段： 垃圾回收器从根对象(具体见下面)开始，遍历所有可达对象，将其标记为活动的或被引用的。根对象包括全局变量、静态变量等。(具体见下面的三色标记法) 。

(2) 清除阶段：垃圾回收器遍历所有对象，将未被标记的对象（不可达对象）进行回收，其占用的内存空间标记为空闲状态。

(3) 压缩阶段：垃圾回收器对内存进行压缩，将所有空闲的内存空间合并成一个连续的内存块，以便更高效地分配内存。

3. 根对象包括:

(1) 全局变量：存在于程序整个生命周期的变量。

(2) 执行栈：每个 goroutine 都包含自己的执行栈，执行栈上包含栈上的变量及指向堆内存区块的指针。

(3) 寄存器：寄存器的值可能表示一个指针，指向堆内存区块。

4. 三色标记法（go1.5垃圾回收原理）

    相比于1.3的标记法，1.5的三色标记法优势是无序STW(暂停程序)，按以下步骤操作：

(1) 只要是该程序创建的对象，都标记为白色。

(2) 每次GC开始，从根对象开始遍历所有对象，把遍历到的对象从白色放到灰色集合。

(3) 遍历灰色集合，将灰色对象引用到的对象，从白色集合放到灰色集合；然后将此灰色对象放到黑色集合。

(4) 重复第(3)步直到灰色集合为空。

(5) 回收所有白色标记的对象（垃圾回收）

5. 屏障机制

    在标记阶段过程中，应用程序可能会改变对象引用树，导致 三色不变式 规则被破坏。所以需要添加屏障机制，保证三色不变式有效，主要两个机制如下：

(1) 插入写屏障：在A对象引用B对象时，B对象被标记为灰色。

(2) 删除写屏障：被删除的对象如果为灰色或者白色，那么被标记为灰色

7. 垃圾回收的性能优化体现点

(1) 并行化：标记和清除阶段可以并行执行，以提高垃圾回收的性能。

(2) 延迟清除：为了减少垃圾回收过程中的停顿时间，垃圾回收器采用延迟清除策略。即只有在内存压力较大时才进行清除操作，以避免频繁的垃圾回收。

(3) 懒惰标记：指只有在需要分配新对象时才进行标记操作。这样可以减少不必要的标记工作，提高垃圾回收的性能。

(4) 内存压缩：通过内存压缩技术，可以减少内存碎片，提高内存分配和释放的效率。

8. 总结

        Go语言的垃圾回收机制是一种高效且可靠的内存管理方案。

        通过采用标记-清除算法以及一系列性能优化策略，垃圾回收器能够自动管理内存，避免内存泄漏和内存溢出等问题。

        同时，Go语言的垃圾回收器还针对并发编程进行了优化，以减少对并发执行的影响。

参考文章：go垃圾回收机制（三色标记法）& 屏障机制_go三色标记法与读写屏障-CSDN博客

GO进阶(5) 垃圾回收机制-腾讯云开发者社区-腾讯云 

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