GC与内存管理简记

GC

• V1.3之前标记清除法：先标记到不了的内存的再清除，整个过程都需要stw
  • V1.5三色并发标记法，不递归遍历，开始全标记白，每一次扫描能到的白变灰、能到的对象标记灰变黑，直到只剩下到不了的对象标记白，最后清除白对象。不需要每次都扫描整个内存空间，可以减少stw的时间
  • V1.8 混合写屏障，采用插入写屏障和删除写屏障，一次找出所有黑不重复扫描，期间新建的对象为黑色，(依赖关系)被删除和添加对象标记为灰。期间仅开启和关闭屏障各需要一次stw
    • 不stw，两个问题会破坏回收
      • 黑色对象引用白色对象—对应强三色不变性：黑色对象不会指向白色，只会指向黑或灰
      • 灰色对象到白色对象的访问路径被破坏——对应弱三色不变性：黑色对象指向的白色对象必须受灰色保护
      • 插入写屏障满足强三色不变性，不存在黑色对象引用白色对象的情况了， 因为白色会变成灰色，可以在堆上被触发，在无stw下可与go程序并行执行而不会破会垃圾回收
      • 删除写屏障满足弱三色不变性，断开处后面白色对象会变灰，保护灰色对象到白色对象的路径不会断，可以在堆上被触发，在无stw下可与go程序并行执行而不会破会垃圾回收
      • 混合写屏障满足弱三色不变性
• 内存管理
  • span是内存管理基本单位，是一组连续的page。
  • mcache保存各种大小的span并按spanclass分类，小对象从mcache直接分配，每个p对应一个mcache，可无锁所访问。
  • mcentral是所有线程共享缓存需加锁访问，将spanclass分类并串成链表，每个类一条包含指针的链表，一条不包含指针的链表，mcache的span用光时向mcentral申请。
  • mheap是堆内存的抽象，mcentral的span不够用会向mheap申请且需要加锁访问，mheap不够会向os申请。mheap把span组织成两棵树
  • 内存分配分大、中、小、tiny对象分类，为（小于32kb）对象寻找span寻找span的流程如下:
    1. 计算对象所需内存大小size
    2. 根据size到size class映射，计算出所需的size class
    3. 根据size class和对象是否包含指针计算出span class
    4. 获取该span class指向的span
  • 大于32kb在mheap上分配，优先在free搜索，没有则从scav搜索，若还没有则向os申请并从树搜索，若返回span较大，分割为正好大小span，剩余放回free.
  • GC标记及回收都是对对象的span。