go:垃圾回收GC觸發條件詳解

版本: go version go1.13 darwin/amd64

在go源碼runtime目錄中找到gcTrigger結構體,就能看出大致調用的位置

GC調用方式 所在位置 代碼
定時調用 runtime/proc.go:forcegchelper() gcStart(gcTrigger{kind: gcTriggerTime, now: nanotime()})
分配內存時調用 runtime/malloc.go:mallocgc() gcTrigger{kind: gcTriggerHeap}
手動調用 runtime/mgc.go:GC() gcStart(gcTrigger{kind: gcTriggerCycle, n: n + 1})

調用入口有瞭,再進入gcStart

func gcStart(trigger gcTrigger) {
	...省略
	for trigger.test() && sweepone() != ^uintptr(0) {
		sweep.nbgsweep++
	}
	// Perform GC initialization and the sweep termination
	// transition.
	semacquire(&work.startSema)
	// Re-check transition condition under transition lock.
	這裡做瞭雙重鎖,來判斷是否符合GC條件
	if !trigger.test() {
		semrelease(&work.startSema)
		return
	}
	...省略
}
//是否需要觸發GC
func (t gcTrigger) test() bool {
	if !memstats.enablegc || panicking != 0 || gcphase != _GCoff {
		return false
	}
	switch t.kind {
	case gcTriggerHeap:
		//gc_trigger是觸發標記的堆大小。當heap_live≥gc_trigger時,標記階段將開始。
		//這也是必須完成比例掃描的堆大小。
		//這是在標記終止期間根據下一個循環的觸發器的triggerRatio計算的
		return memstats.heap_live >= memstats.gc_trigger
		
	case gcTriggerTime:
		if gcpercent < 0 {
			return false
		}
		lastgc := int64(atomic.Load64(&memstats.last_gc_nanotime))
		// forcegcperiod = 默認是2分鐘
		return lastgc != 0 && t.now-lastgc > forcegcperiod
	case gcTriggerCycle:
		// t.n > work.cycles, but accounting for wraparound.
		return int32(t.n-work.cycles) > 0
	}
	return true
}

後面的代碼就是正常的垃圾回收流程瞭,這裡暫且不表,這裡隻關心gc的觸發場景

關於golang垃圾回收,內存分配時何時會重新進入GC?

這裡問題是gc的關鍵,比如當前用瞭10M內存,隨著程序運行,使用內存不是一個固定的值,在當次GC標記結束後,會更新下一次觸發gc的heap大小(gc_trigger),下次GC進入之後會在上述的test()函數中會進行heap大小的比較,如果符合條件就真正進行GC

func gcSetTriggerRatio(nextTriggerRatio)

補充:go的垃圾回收機制(GC)

常用的垃圾回收算法

1.引用計數(reference counting):如Python

2.標記-清掃(mark & sweep):如golang

3.復制收集(copy and collection):目前許多商業虛擬機都采用這種垃圾回收算法

Golang 的三色標記法

golang 的垃圾回收(GC)是基於標記清掃算法,這種算法需要進行 STW(stop the world),這個過程就會導致程序是卡頓的,頻繁的 GC 會嚴重影響程序性能. golang 在此基礎上進行瞭改進,通過三色標記清掃法與寫屏障來減少 STW 的時間.

三色標記法的流程如下,它將對象通過白、灰、黑進行標記

1.所有對象最開始都是白色.

2.從 root 開始找到所有可達對象,標記為灰色,放入待處理隊列。

3.歷灰色對象隊列,將其引用對象標記為灰色放入待處理隊列,自身標記為黑色。

4.循環步驟3直到灰色隊列為空為止,此時所有引用對象都被標記為黑色,所有不可達的對象依然為白色,白色的就是需要進行回收的對象。

三色標記法相對於普通標記清掃,減少瞭 STW 時間. 這主要得益於標記過程是 “on-the-fly” 的,在標記過程中是不需要 STW 的,它與程序是並發執行的,這就大大縮短瞭 STW 的時間.

寫屏障

當標記和程序是並發執行的,這就會造成一個問題. 在標記過程中,有新的引用產生,可能會導致誤清掃. 清掃開始前,標記為黑色的對象引用瞭一個新申請的對象,它肯定是白色的,而黑色對象不會被再次掃描,那麼這個白色對象無法被掃描變成灰色、黑色,它就會最終被清掃,而實際它不應該被清掃. 這就需要用到屏障技術,golang 采用瞭寫屏障,作用就是為瞭避免這類誤清掃問題. 寫屏障即在內存寫操作前,維護一個約束,從而確保清掃開始前,黑色的對象不能引用白色對象.

GC 觸發條件

1> 當前內存分配達到一定比例則觸發

2> 2 分鐘沒有觸發過 GC 則觸發 GC

3> 手動觸發,調用 runtime.GC()

以上為個人經驗,希望能給大傢一個參考,也希望大傢多多支持WalkonNet。如有錯誤或未考慮完全的地方,望不吝賜教。