Golang GC三色标记算法介绍

待我称王封你为后i 2024-02-19 11:01 26阅读 0赞

## 介绍 ##

三色标记算法是一种用于垃圾回收（Garbage Collection）的算法，主要用于标记和回收不再使用的内存对象。它是一种基于追踪（tracing）的垃圾回收算法，被广泛应用于现代的垃圾回收器中，例如Go语言的垃圾回收器。

三色标记算法基于以下观察：在一个运行中的程序中，对象的引用关系可以看作是一个有向图。在垃圾回收过程中，我们需要找到所有可达的（reachable）对象，而不可达的对象即为垃圾对象，可以被回收。

三色标记算法将对象分为三种颜色：白色、灰色和黑色。初始时，所有的对象都是白色。在垃圾回收过程中，算法通过标记对象的颜色来确定其可达性。

算法的执行过程如下：

1.  从根对象开始，将根对象标记为灰色，并将其放入一个待处理的灰色集合中。
2.  从待处理的灰色集合中取出一个灰色对象，将其标记为黑色，并将其所有引用的白色对象标记为灰色，并放入待处理的灰色集合中。
3.  重复第2步，直到待处理的灰色集合为空。
4.  最后，所有未标记为黑色的对象即为不可达的垃圾对象，可以被回收。

三色标记算法通过追踪对象的引用关系，递归地遍历对象图，将可达的对象标记为黑色，而不可达的对象保持为白色。这种算法的特点是标记过程与应用程序的执行并发进行，不会阻塞应用程序的运行，因此被称为增量标记（Incremental Marking）。

最终，当垃圾回收器确定没有任何引用指向白色对象时，即可进行垃圾回收，回收不可达的对象所占用的内存空间，使其可以重新利用。

三色标记算法通过标记和扫描阶段的交替执行，可以高效地进行垃圾回收，减少了停顿时间和对应用程序性能的影响。它是现代垃圾回收器中常用的一种算法，用于自动管理动态分配的内存，提供了方便且高效的内存管理机制。

## Golang默认的GC算法 ##

Go语言默认的垃圾回收（GC）算法是基于三色标记（tricolor marking）和并发清除（concurrent sweeping）的算法。这个算法被称为并发标记清除（concurrent mark and sweep）。

Go语言的垃圾回收器同时运行于应用程序的后台，与应用程序的执行并发进行。它使用三色标记算法来标记可达对象，并使用并发清除算法来回收不可达的垃圾对象。

具体来说，Go语言的垃圾回收算法包括以下步骤：

1.  标记阶段（Marking Phase）：从根对象开始，遍历对象图，将可达的对象标记为灰色或黑色。这个过程使用三色标记算法，其中白色表示未被访问的对象，灰色表示被访问但其引用对象还未被标记，黑色表示被访问且其引用对象已被标记。标记阶段通过并发执行，与应用程序的执行并行进行。
2.  增量标记阶段（Incremental Marking Phase）：在标记阶段之后，可能还有一些灰色对象未被完全处理。为了避免长时间的停顿，增量标记阶段通过将标记工作分解为多个小步骤，与应用程序的执行交替进行。这样可以减少标记阶段对应用程序的停顿时间。
3.  清除阶段（Sweeping Phase）：在标记阶段和增量标记阶段之后，进行并发的清除阶段。在清除阶段，不可达的白色对象将被回收并释放所占用的内存空间。清除阶段通过并发执行，与应用程序的执行并行进行。

Go语言的垃圾回收器具有自适应的特性，它会根据应用程序的工作负载和系统资源状况来调整垃圾回收的行为，以平衡垃圾回收的效率和对应用程序性能的影响。

总体而言，Go语言的默认垃圾回收算法采用了并发的标记和清除策略，通过三色标记算法和增量标记阶段来减少垃圾回收对应用程序的停顿时间，并提供高效的内存管理机制。