堆和栈区别

  • 空间分配区别：
    • 栈：由操作系统（编译器）自动分配释放，存放函数的参数值，局部变量的值等，其操作方式类似于数据结构中的栈。
    • 堆：一般由代码分配释放，若代码没有显式释放，程序结束时可能由OS回收，分配方式类似链表。
  • 缓存方式区别：
    • 栈：使用的是一级缓存，通常都是被调用时处于存储空间中，调用完毕立即释放。
    • 堆：存放在二级缓存中，生命周期由垃圾回收算法来决定。

  • 数据结构区别：

    • 栈：先进后出的线性结构。
    • 堆：类似于一颗树。

      逃逸分析

  • 逃逸分析是一种确定指针动态范围的方法，简单来说就是分析在程序的哪些地方可以访问到该指针。通俗的讲，逃逸分析就是确定一个变量要放堆上还是栈上。规则如下：

    • 是否在其他地方（非局部）被引用，只要有可能被引用了，那么一定分配到堆上，否则分配到栈上。
    • 即使没有被外部引用，但对象过大，无法存放在栈区上，依然有可能分配到堆上。
  • 逃逸分析是编译器用于决定变量分配到堆上还是栈上的行为，换句话说，在编译阶段确定分配到哪里。

  • 栈逃逸就是变量被分配到了堆上。尽可能在栈上分配内存，如果都分配到了堆上，会造成以下后果：

    • 垃圾回收压力增大。
    • 申请、分配、回收内存的系统开销增大。
    • 动态分配产生一定量碎片问题。

      Go命令分析

  • go build -gcflags "-m -l" analysis.go，-gcflags表示有参数，参数-m会打印逃逸分析的优化策略，-l会禁用函数内联。

  • go tool compile -S analysis.go，查看汇编代码。

    垃圾回收

  • Garbage Collection缩写为GC，是一种自动的存储器管理机制，当一个变量不再被引用时，就应该回收，让出存储空间。

  • 简单来说，垃圾回收(GC)是在后台运行一个守护线程，它的作用是在监控各个对象的状态，识别并且丢弃不再使用的对象来释放和重用资源。

  • go的垃圾回收使用三色标记法配合写屏障和辅助GC，三色标记法是标记清除法的增强版本。

    标记清除法（mark and sweep）

  • 标记：先STW(Stop The World)，暂停整个程序的全部运行线程，将被引用的对象打上标记。

  • 清除：清除没有被打标记的对象，即回收内存资源，然后恢复运行。

  • 问题在于要通过STW保证GC期间标记对象的状态不能变化，整个程序都要暂停。

    三色标记法

  • 1、初始状态所有对象都是白色。

  • 2、从root根出发扫描所有根对象（root区域主要是程序运行到当前时刻的栈和全局数据区域？a，b），将他们引用的对象标记为灰色（A，B）。
  • 3、灰色对象变为黑色，此外，若灰色对象引用了其他对象，则将被引用的对象标记为灰色（B引用D）

  • 4、遍历灰色对象列表，执行上一步，直到不存在灰色对象，此时白色对象即为垃圾，进行回收。

    Go GC如何工作

  • Golang GC的大部分处理是和用户代码并行的，GC期间用户代码可能会改变某些对象的状态，如何实现并行呢？

  • 1、Mark：
    • Mark Prepare：初始化GC任务，包括开启写屏障（write barrier）和辅助GC（mutator assist），统计root对象的任务数量等，这个过程需要STW。
    • GC Drains：扫描所有root对象，包括全局指针和goroutine（G）栈上的指针，扫描对于G栈时需停止该G，将其加入标记队列（灰色队列），并循环处理灰色队列的对象，直到灰色对象为空，该过程后台并行执行。
  • 2、Mark Termination：完成标记工作，需要重新扫描全局指针和栈，因为Mark和用户程序是并行的，所以在该过程中可能会有新的对象分配和指针赋值，这个时候就需要通过写屏障记录下来，重新扫描再检查一下。这个过程也是会STW的。
  • 3、Sweep：按照标记结果回收所有的白色对象，该过程后台并行执行。

  • 4、Sweep Termination：对未扫描的范围进行扫描，只有上一轮GC的清扫工作完成才可以开始新的一轮GC。

    写屏障

  • 每一轮GC开始时初始化一个屏障，记录第一次扫描时各个对象的状态，以便和第二次扫描对比。引用状态变化的对象标记为灰色。前后未变化的再正常处理。

    辅助GC

  • Golang实际是把用户代码-->大段GC--->用户代码分散为用户代码--->小段GC--->用户代码--->小段GC--->用户代码，如果GC速度跟不上分配速度，会把用户逻辑暂停，同时会把用户线程抢占过来加入到垃圾回收里面加快垃圾回收速度。

    GC触发条件

  • 1、超过内存大小阈值。

  • 2、达到定时时间，默认2分钟。

https://blog.csdn.net/weixin_40108561/article/details/104735390