面试题:简述Go的垃圾回收机制

GoGC(Garbage Collection, 垃圾回收)机制主要是用来自动释放不再被程序使用的内存,以防止内存泄漏。Go的垃圾回收是并发的,也就是说,它在主程序运行的同时进行垃圾回收。

1. 标记清除(Mark and Sweep)

Go的垃圾回收器主要使用的是标记清除算法。这个算法包含两个阶段:标记阶段和清除阶段。在标记阶段,垃圾回收期会从根对象(root object, 全局变量、栈上的变量等)开始,找出所有的可达的对象,并进行标记。在清除阶段,垃圾回收器会遍历堆中的所有对象,清除那些没有被标记的对象,也就是不可达的对象。

2. 并发执行(Concurrent Execution)

Go语言的的垃圾回收器并不会在运行时停止所有的用户级线程(即协程)。相反,它使用了一种称为三色标记清除(Tri-color Mark and Sweep)的算法,使得垃圾回收器可以在主程序运行的同时进行垃圾回收。在这个方法中,对象被分为三种颜色:

  • 白色:表示对象可能是垃圾,即未被确认是否可达。
  • 灰色:表示对象已被标记为存活,但其引用的对象还未完全检查。
  • 黑色:表示对象及其所有引用都已经被检查,确认为非垃圾。

这种方式可以减少程序的暂停时间,提高程序运行效率。

3. 写屏障(Write Barrier)

在并发标记阶段,由于用户程序和垃圾回收器是同时运行的, 用户程序可能会修改堆中的数据。为了在这种情况下保证垃圾回收的正确性,Go的垃圾回收器使用了写屏障技术。写屏障会在用户程序尝试写入一个指针时触发,更新垃圾回收器的标记信息。

4. 内存分配

Go的内存管理器与垃圾回收器紧密结合,使用了T型分配器(T型是针对不同大小的对象优化的内存分配策略)。小对象通常在连续的内存块中分配,这称为“span”。这种方式有助于提高内存分配的效率并减少碎片。

5. 垃圾回收调度(GC Pacing)

Go的垃圾回收周期由内存增长和分配活动触发。如果内存分配速度快于回收速度,回收器会更频繁地运行,以确保内存使用效率和程序性能。

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