垃圾回收

• GC：Garbage Collection，垃圾回收。

一些名词

垃圾内存

• 程序中不再被引用的对象（即 “垃圾”），释放其占用的内存，供新对象使用。

内存泄漏

• 程序在分配了内存但不再需要使用时，却未能正确释放这块内存空间，导致这部分内存被占用且无法再次使用，从而造成系统内存的浪费和性能下降。 这种问题会随着程序运行积累，最终可能导致程序甚至整个系统崩溃。

内存溢出

• 程序在申请内存时，无法满足当前需求，导致内存分配失败。

三色标记法

go gc主要算法是三色标记法（Tri-color Marking），通过将对象分为三种颜色来跟踪其状态：

• 白色：未扫描的对象（最终会回收）
• 灰色：已扫描但其引用的对象未扫描（处理中）
• 黑色：已扫描且其引用的对象均已扫描（存活）

GC 的原理

标记准备（STW，微秒级）

• 全局 STW，所有用户 G 停止运行，防止内存对象状态突变。
• 扫描所有根对象，将直接可达的对象标记为灰色，加入 “灰色队列”（待处理队列）。
• STW 结束，恢复所有业务 P/M/G 运行。
• 目的: 初始化标记环境、产出第一批灰色对象。

并发标记

• GC 协程 和 业务协程同时运行
• 从灰色队列中取出一个灰色对象，将其标记为黑色。
• 遍历该黑色对象引用的所有子对象：
  • 如果子对象是白色，将其标记为灰色，并加入灰色队列。
  • 如果子对象是灰色，忽略。
  • 如果子对象是黑色，忽略。
  • 循环直到灰色队列为空（初步标记完成）。理论可以全部标记为黑色。

标记终止（STW）

并发标记灰色队列为空后，进入该阶段。

• 暂停所有业务协程。
• 并发阶段栈上指针可能被业务代码修改，必须重新扫描根，补全遗漏标记。
• 处理残留灰色对象，彻底遍历，保证所有存活对象全部标黑。
• 关闭写屏障。
• 统计标记结果：区分存活对象（黑）、死亡对象（白）。
• STW 结束，恢复业务。
• 收尾标记，保证 100% 标记准确，杜绝并发期间的标记遗漏。

并发清扫

标记完成后，开始回收死亡对象，全程并发。

• 逐个判断对象颜色：
  • 黑色：存活，保留，颜色暂时不变
  • 白色：已死亡，回收内存，将内存放回堆空闲链表

并发重置

清扫完成后执行，为下一轮 GC 重置状态。

• 把本轮标记为黑色的存活对象，全部重新置为白色。
• 清空灰色队列、标记相关状态、计数器。
• 重置 GC 阈值、辅助 GC 标记状态。
• 本轮 GC 正式结束，等待下一次内存阈值触发。