图解 Go 内存管理与内存清理

Illustration created for “A Journey With Go”, made from the original Go Gopher, created by Renee French.

这篇文章基于 Go 1.13 版本。有关内存管理的讨论在我的文章  ”Go:内存管理与分配^[1] ” 中有解释。

清理内存是一个过程，它能够让 Go 知道哪些内存段最近可用于分配。但是，它并不会使用将位置 0 的方式来清理内存。

将内存置 0

将内存置 0 的过程 —— 就是把内存段中的所有位赋值为 0 —— 是在分配过程中即时执行的。

Zeroing the memory

但是，我们可能想知道 Go 采用什么样的策略去知道哪些对象能够用于分配。由于在每个范围内有一个内部位图 allocBits ，Go 实际上会追踪那些空闲的对象。让我们从初始态开始来回顾一下它的工作流程，

Free objects tracking with allocBits

就性能角度来看，allocBits 代表了一个初始态并且会保持不变，但是它会由 freeIndex（一个指向第一个空闲位置的增量计数器）所协助。

然后，第一个分配就开始了：

Free objects tracking with allocBits

分配过程将会再一次出现，之后， GC 将会启动去释放不再被使用的内存。在标记期间，GC 会用一个位图 gcmarkBits 来跟踪在使用中的内存。让我们通过我们运行的程序以相同的示例为例，在第一个块不再被使用的地方。

Memory tracking during the garbage collector

Sweeping a span

清理阶段

Go 提供了两种方式来清理内存：

• 使用一个工作程序在后台等待，一个一个的清理这些范围。
• 当分配需要一个范围的时候即时执行。

关于后台工作程序，当开始运行程序时，Go 将设置一个后台运行的 Worker（唯一的任务就是去清理内存），它将进入睡眠状态并等待内存段扫描：

Background sweeper

Background sweeper

Spans are released to the central list

Sweep span on the fly during allocation

与 GC 周期的冲突

正如之前看到的，由于后台只有一个 worker 在清理内存块，清理过程可能会花费一些时间。但是，我们可能想知道如果另一个 GC 周期在一次清理过程中启动会发生什么。在这种情况下，这个运行 GC 的 Goroutine 就会在开始标记阶段前去协助完成剩余的清理工作。让我们举个例子看一下连续调用两次 GC，包含数千个对象的内存分配的过程。

Sweeping must be finished before a new cycle

via：https://medium.com/a-journey-with-go/go-memory-management-and-memory-sweep-cc71b484de05作者：Vincent Blanchon^[2]译者：

^[3]校对：polaris1119^[4]

本文由 GCTT^[5] 原创编译，Go 中文网^[6] 荣誉推出

参考资料