Golang垃圾回收三色标记原理详解🤣
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垃圾回收(Garbage Collection，简称 GC)是编程语言中自动的内存管理机制，垃圾回收，垃圾指的是不再需要的内存块，如果不及时清理就没有办法再利用。

垃圾回收算法以及优缺点！
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常见的垃圾回收算法有：

引用计数：每个对象维护一个引用计数，如果这个对象被销毁，则计数 -1 ，当计数为 0 时，回收该对象。

优点：对象可以很快被回收，不会出现内存耗尽或到达阀值才回收。

缺点：不能很好的处理循环引用
标记-清除：从根变量开始遍历所有引用的对象，引用的对象标记“被引用”，没有被标记的则进行回收。

优点：解决了引用计数的缺点。

缺点：需要 STW（stop the world），暂时停止程序运行。
分代收集：按照对象生命周期长短划分不同的代空间，生命周期长的放入老年代，短的放入新生代，不同代有不同的回收算法和回收频率。

优点：回收性能好

缺点：算法复杂

三色标记清除算法
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Golang中采用 三色标记清除算法（tricolor mark-and-sweep algorithm） 进行GC。由于支持写屏障（write barrier)了，GC过程和程序可以并发运行。

三色标记清除算核心原则就是根据每个对象的颜色，分到不同的颜色集合中，对象的颜色是在标记阶段完成的。三色是黑白灰三种颜色，每种颜色的集合都有特别的含义：

黑色集合：该集合下的对象没有引用任何白色对象（即该对象没有指针指向白色对象）
白色集合：扫描标记结束之后，白色集合里面的对象就是要进行垃圾回收的，该对象允许有指针指向黑色对象。
灰色集合：可能有指针指向白色对象。它是一个中间状态，只有该集合下不在存在任何对象时候，才能进行最终的清除操作

三色标记的过程
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初始状态下所有对象都是白色的。
从根节点开始遍历所有对象，把遍历到的对象变成灰色对象(备注：这里变成灰色对象的都是根节点的对象)。
遍历灰色对象，将灰色对象引用的对象(备注：这里指的是灰色对象引用到的所有对象，包括灰色节点间接引用的那些对象)也变成灰色对象，然后将遍历过的灰色对象变成黑色对象。
循环步骤 3，直到灰色对象全部变黑色。
通过写屏障(write-barrier)检测对象有变化，重复以上操作(备注：因为 mark 和用户程序是并行的，所以在上一步执行的时候可能会有新的对象分配，写屏障是为了解决这个问题引入的)。
收集所有白色对象（垃圾）。

图例说明标记过程
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开始阶段，所有对象均标记为白色，调用情况为：

    root -> F     E      G
     |                   |
     A                   H
   / | \
  B  D  C

GC 开始扫描，从根节点开始遍历,发现只有 A 和 F 是根节点，于是将 A、F 从变为灰色对象。

GC 继续扫描灰色对象，会将灰色对象的节点中引用的节点也变为灰色对象，A 节点引用的节点 B、C、D 会被变为灰色对象，接着 A 的所有子节点遍历完毕，便会变为黑色对象，而 F 节点没有子节点，也会变为黑色对象。

GC 会循环遍历灰色对象，直到灰色对象之中没有节点为止，在本例中，发现 B、C、D 都没有子节点是白色，便将 B、C、D 都变为黑色对象。

剩下 E、G、H 为白色对象，GC 便进行回收这些白色对象。

上面的垃圾回收结束之后，GC 会在进行一步操作，也就是将黑色对象重新变色成白色对象，供下一次垃圾回收使用。

STW
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Golang 1.5 以前的 STW（Stop The World）是停掉所有的 goroutine，做垃圾回收任务，待垃圾回收结束后再恢复 goroutine。STW 时间的长短直接影响了应用的执行的性能。为了缩短 STW 的时间，Golang 不断优化垃圾回收算法，采用三色标记清除算法后，这种情况得到了很大的改善。

垃圾回收优化
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写屏障(Write Barrier)
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STW 目的是防止 GC 扫描时内存变化而停掉 goroutine，而写屏障就是让 goroutine 与 GC 同时运行的手段。虽然写屏障不能完全消除 STW，但是可以大大减少 STW 的时间。写屏障类似一种开关，在 GC 的特定时机开启，开启后指针传递时会把指针标记，即本轮不回收，下次 GC 时再确定。GC 过程中新分配的内存会被立即标记，用的并不是写屏障技术，也即 GC 过程中分配的内存不会在本轮 GC 中回收。

辅助 GC(Mutator Assist)
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为了防止内存分配过快，在 GC 执行过程中，如果 goroutine 需要分配内存，那么这个 goroutine 会参与一部分 GC 的工作，即帮助 GC 做一部分工作，这个机制叫做 Mutator Assist。

垃圾回收触发时机
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每次内存分配时都会检查当前内存分配量是否已达到阈值，如果达到阈值则立即启动 GC。内存增长率由环境变量 GOGC 控制，默认为 100，即每当内存扩大一倍时启动 GC。阀值 = 上次GC内存分配量 * 内存增长率
默认情况下，最长 2 分钟触发一次 GC。
程序代码中也可以使用 runtime.GC() 来手动触发 GC。这主要用于 GC 性能测试和统计。