vault backup: 2026-06-07 12:14:39

hzh/GolangStar/Go语言原理/垃圾回收.md

@@ -1,14 +1,18 @@
 ---
-tags:
-  - Go
-  - golang
-  - go原理深入
-  - 内存管理
+tags: [go, golang, go-principle, garbage-collection]
+create time: 2026-06-07 16:00
 ---
 
-# 垃圾回收
+# 垃圾回收算法
 
-## 1. 什么是GC
+## 概述
+
+本文从 GC 发展史出发，深入解析 Go 的并发三色标记法 + 混合写屏障机制。涵盖引用计数、标记清除、复制法等经典算法对比，以及插入写屏障、删除写屏障、混合写屏障的原理和演进。这是理解 Go 为什么能做到"低停顿、高吞吐"GC 的核心篇章。
+
+> [!question] ❓ 思考
+> 为什么 Go 不采用 Java 那样的分代 GC？三色标记在并发的情况下怎么保证不会错误回收还在使用的对象？写屏障是如何在不暂停程序的情况下做到这一点的？
+
+---
 
 GC的全称是 Garbage Collection，字面意思是垃圾回收，其实可以理解为垃圾内存回收。GC是编程语言实现的一种自动内存管理机制，用来找到程序中不再使用的那些“垃圾”内存，然后把它们清理掉，让这些内存重新可用。这里所说的“垃圾”内存更确切一点说其实是堆上的不再使用的内存，因为栈上的内存是由编译器自动分配和释放的，不需要GC参与
 
@@ -235,13 +239,23 @@ func main() {
 
 * 黑色：已被垃圾收集器访问到的对象，且其引用都已被扫描到，黑色对象中任何一个指针都不可能直接指向白色对象
 
+```mermaid
+flowchart LR
+    White["白色<br/>未访问 / 潜在垃圾"] -->|被根扫描发现| Gray["灰色<br/>已访问，待扫描子对象"]
+    Gray -->|子对象全部扫描完| Black["黑色<br/>已完全扫描"]
+    Black -.不可能指向.-> White
+    style White fill:#fff9c4
+    style Gray fill:#ffe0b2
+    style Black fill:#cfd8dc
+```
+
 标记过程如下：
 
 1. **初始状态**：所有对象都是白色的
 
 2. **扫描根对象**：从根对象开始扫描，将所有可达对象标记为灰色，并放入待处理集合中
 
-3. **处理灰色对象**：从待处理集合中取出灰色对象，将它们引用的对象标记为灰色，并将这些新标记的对象加入待处理集合中，同时将自身标记为黑色。
+3. **处理灰色对象**：从待处理集合中取出灰色对象，将它们引用的对象标记为灰色，同时将自身标记为黑色。
 
 4. **重复扫描**：重复第3步，直到待处理集合为空。此时，所有白色对象都是不可达的垃圾对象，可以进行回收
 
@@ -313,6 +327,11 @@ func main() {
 
 * 灰色对象与它之间的可达关系的白色对象遭到破坏(灰色对象同时丢失了该白色对象的引用)
 
+> [!warning] ⚠️ 核心矛盾
+> 并发三色标记的核心问题就是：用户程序（Mutator）在运行，GC 也在运行。用户程序的指针修改可能在 GC 扫描的间隙"偷偷"把一个黑色对象和白色对象连起来，而灰色对象恰好断开了对同一个白色对象的引用——这就导致白色对象被误杀。
+>
+> 解决方案只有一个：**引入屏障技术**。
+
 ### **5.5 屏障技术**
 
 #### **5.5.1 强弱三色不变性**
@@ -752,6 +771,13 @@ go语言在Go 1.7 之前其实就使用的是 插入写屏障（Dijkstra Write b
 
 **混合写屏障模式下，利用删除写屏障避免了插入写屏障的STW问题（全部三色标记扫描之后，要STW对栈重新进行三色标记扫描），又利用插入写屏障避免了删除写屏障的STW问题（使用删除写屏障之前需要STW垃圾扫描整个栈空间，获取快照，把所有的堆对象都处于灰色保护中），这样就完美解决了屏障技术带来的STW问题**
 
+> [!tip] 💡 理解要点
+> 混合写屏障的精妙之处在于：它不是简单地把两种屏障叠加，而是巧妙地利用了两者的互补性——
+> - 删除写屏障保证了"旧引用标灰"，避免灰色到白色的路径断裂
+> - 插入写屏障保证了"新引用也标灰"，避免不需要 STW 重扫栈
+>
+> 两者结合，GC 全程无需全局 STW！
+
 上面只是从感官上分析了插入写屏障和删除写屏障的结合，解决了STW的问题，但其实混合写屏障不仅仅是做了这两点
 
 Go 在Go V1.8版本时候为了简化 GC 的流程，同时减少标记终止阶段的重扫成本，将 Dijkstra 插入屏障和 Yuasa 删除屏障进行混合，引入了混合写屏障机制（hybrid write barrier）。
@@ -909,5 +935,12 @@ GO语言GC总体上来说是采用的并行三色标记法+混合写屏障机制
 
 3. 混合写屏障扫描栈的方式是逐个暂停扫描的，不需要STW
 
+## 关联笔记
+
+- [[hzh/GolangStar/Go语言原理/memory management原理]] — 内存管理三层架构
+- [[hzh/GolangStar/Go语言原理/gmp调度原理]] — sysmon 线程如何触发 GC
+- [[hzh/GolangStar/Go语言原理/逃逸分析]] — 哪些对象会分配到堆上被 GC
+- [[hzh/GolangStar/Go面试题库/垃圾回收面试题]] — GC 相关高频面试题
+