go語言不需要手動管理內(nèi)存；go語言內(nèi)置內(nèi)存管理功能（GC機(jī)制），是一種自動內(nèi)存管理的機(jī)制。當(dāng)程序向操作系統(tǒng)申請的內(nèi)存不再需要時，垃圾回收主動將其回收并供其他代碼進(jìn)行內(nèi)存申請時候復(fù)用，或者將其歸還給操作系統(tǒng)，這種針對內(nèi)存級別資源的自動回收過程，即為垃圾回收；而負(fù)責(zé)垃圾回收的程序組件，即為垃圾回收器。

php入門到就業(yè)線上直播課：進(jìn)入學(xué)習(xí)
Apipost = Postman + Swagger + Mock + Jmeter 超好用的API調(diào)試工具：點(diǎn)擊使用

本教程操作環(huán)境：windows7系統(tǒng)、GO 1.18版本、Dell G3電腦。

go語言不需要手動管理內(nèi)存；go語言內(nèi)置內(nèi)存管理功能（GC機(jī)制），開發(fā)者不需要關(guān)心內(nèi)存的申請和釋放,這樣為使用者帶來極大的便利。

什么是GC，又有什么用？

GC，全稱 Garbage Collection，即垃圾回收，是一種自動內(nèi)存管理的機(jī)制。

當(dāng)程序向操作系統(tǒng)申請的內(nèi)存不再需要時，垃圾回收主動將其回收并供其他代碼進(jìn)行內(nèi)存申請時候復(fù)用，或者將其歸還給操作系統(tǒng)，這種針對內(nèi)存級別資源的自動回收過程，即為垃圾回收。而負(fù)責(zé)垃圾回收的程序組件，即為垃圾回收器。

垃圾回收其實(shí)一個完美的 “Simplicity is Complicated” 的例子。一方面，程序員受益于 GC，無需操心、也不再需要對內(nèi)存進(jìn)行手動的申請和釋放操作，GC 在程序運(yùn)行時自動釋放殘留的內(nèi)存。另一方面，GC 對程序員幾乎不可見，僅在程序需要進(jìn)行特殊優(yōu)化時，通過提供可調(diào)控的 API，對 GC 的運(yùn)行時機(jī)、運(yùn)行開銷進(jìn)行把控的時候才得以現(xiàn)身。

在計(jì)算中，內(nèi)存空間包含兩個重要的區(qū)域：棧區(qū) (Stack) 和堆區(qū) (Heap)；棧區(qū)一般存儲了函數(shù)調(diào)用的參數(shù)、返回值以及局部變量，不會產(chǎn)生內(nèi)存碎片，由編譯器管理，無需開發(fā)者管理；而堆區(qū)會產(chǎn)生內(nèi)存碎片，在 Go 語言中堆區(qū)的對象由內(nèi)存分配器分配并由垃圾收集器回收

通常，垃圾回收器的執(zhí)行過程被劃分為兩個半獨(dú)立的組件：

• 賦值器（Mutator）：這一名稱本質(zhì)上是在指代用戶態(tài)的代碼。因?yàn)閷厥掌鞫裕脩魬B(tài)的代碼僅僅只是在修改對象之間的引用關(guān)系，也就是在對象圖（對象之間引用關(guān)系的一個有向圖）上進(jìn)行操作。

• 回收器（Collector）：負(fù)責(zé)執(zhí)行垃圾回收的代碼。

GC中的根對象

根對象在垃圾回收的術(shù)語中又叫做根集合，它是垃圾回收器在標(biāo)記過程時最先檢查的對象，包括：

• 全局變量：程序在編譯期就能確定的那些存在于程序整個生命周期的變量。

• 執(zhí)行棧：每個 goroutine 都包含自己的執(zhí)行棧，這些執(zhí)行棧上包含棧上的變量及指向分配的堆內(nèi)存區(qū)塊的指針。

• 寄存器：寄存器的值可能表示一個指針，參與計(jì)算的這些指針可能指向某些賦值器分配的堆內(nèi)存區(qū)塊。

垃圾回收

在 Go 語言中，垃圾回收器實(shí)現(xiàn)的算法是一個并發(fā)的三色標(biāo)記和掃描收集器

垃回收器與 Go 程序同時運(yùn)行，因此需要通過一種寫屏障算法來檢測內(nèi)存中的潛在變化。啟動寫屏障的唯一條件是在短時間內(nèi)停止程序，即 “Stop the World”

寫屏障的目的是允許收集器在收集期間保持堆上的數(shù)據(jù)完整性

1.1 實(shí)現(xiàn)原理

Go 語言的垃圾收集可以分成清除終止、標(biāo)記、標(biāo)記終止和清除四個不同的階段，其中兩個階段會產(chǎn)生 Stop The World (STW)

清除終止階段

• 暫停程序，所有的處理器在這時會進(jìn)入安全點(diǎn)（Safe point）
• 如果當(dāng)前垃圾收集循環(huán)是強(qiáng)制觸發(fā)的，我們還需要處理還未被清理的內(nèi)存管理單元

標(biāo)記階段 (STW)

• 將狀態(tài)切換至 _GCmark、開啟寫屏障、用戶程序協(xié)助（Mutator Assists）并將根對象入隊(duì)

• 恢復(fù)執(zhí)行程序，標(biāo)記進(jìn)程和用于協(xié)助的用戶程序會開始并發(fā)標(biāo)記內(nèi)存中的對象，寫屏障會將被覆蓋的指針和新指針都標(biāo)記成灰色，而所有新創(chuàng)建的對象都會被直接標(biāo)記成黑色

• 開始掃描根對象，包括所有 Goroutine 的棧、全局對象以及不在堆中的運(yùn)行時數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，掃描 Goroutine 棧期間會暫停當(dāng)前處理器

• 依次處理灰色隊(duì)列中的對象，將對象標(biāo)記成黑色并將它們指向的對象標(biāo)記成灰色

• 使用分布式的終止算法檢查剩余的工作，發(fā)現(xiàn)標(biāo)記階段完成后進(jìn)入標(biāo)記終止階段

標(biāo)記終止階段 (STW)

• 暫停程序、將狀態(tài)切換至 _GCmarktermination 并關(guān)閉輔助標(biāo)記的用戶程序
• 清理處理器上的線程緩存

清理階段

• 將狀態(tài)切換至 _GCoff 開始清理階段，初始化清理狀態(tài)并關(guān)閉寫屏障

• 恢復(fù)用戶程序，所有新創(chuàng)建的對象會標(biāo)記成白色

• 后臺并發(fā)清理所有的內(nèi)存管理單元，當(dāng) Goroutine 申請新的內(nèi)存管理單元時就會觸發(fā)清理

1.2 三色標(biāo)記法

三色標(biāo)記算法將程序中的對象分成白色、黑色和灰色三類：

• 白色對象 — 潛在的垃圾，其內(nèi)存可能會被垃圾收集器回收
• 黑色對象 — 活躍的對象，包括不存在任何引用外部指針的對象以及從根對象可達(dá)的對象
• 灰色對象 — 活躍的對象，因?yàn)榇嬖谥赶虬咨珜ο蟮耐獠恐羔槪占鲿呙柽@些對象的子對象

三色標(biāo)記垃圾收集器的工作原理很簡單，可以將其歸納成以下幾個步驟：

• 從灰色對象的集合中選擇一個灰色對象并將其標(biāo)記成黑色

• 將黑色對象指向的所有對象都標(biāo)記成灰色，保證該對象和被該對象引用的對象都不會被回收

• 重復(fù)上述兩個步驟直到對象圖中不存在灰色對象