GC 三色标记法
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三色标记法的基本概念
白色(White):
- 这些对象尚未被垃圾回收器检查过。
- 在标记阶段结束时,所有白色对象都是不可达的,将被回收。
灰色(Gray):
- 这些对象已经被检查,但它们的子对象尚未被检查。
- 垃圾回收器会继续遍历这些对象的子对象。
黑色(Black):
- 这些对象和它们的子对象都已被检查过。
- 这些对象是可达的,不会被回收。
三色标记法的工作流程
三色标记法通常分为以下几个阶段:
初始化:
- 所有对象最初都是白色。
- 根对象(Root objects,例如全局变量、堆栈变量等)被标记为灰色。
标记阶段:
- 垃圾回收器从根对象开始,将灰色对象的所有子对象标记为灰色,并将自己标记为黑色。
- 重复这个过程,直到没有灰色对象为止。
清除阶段:
- 所有仍然是白色的对象都是不可达的,将被回收。
增量式标记和并发标记
Go 的垃圾回收器为了减少对应用程序的暂停时间,使用了增量式标记和并发标记技术。
增量式标记:
- 标记阶段与应用程序的执行交替进行。每次垃圾回收器运行时只标记一小部分对象,这样可以减少单次垃圾回收对应用程序的影响。
并发标记:
- 标记阶段与应用程序并发运行。垃圾回收器在后台标记对象,应用程序继续运行和分配内存。这种方式减少了全局暂停时间,提高了应用程序的响应性。
写屏障(Write Barrier)
在并发标记过程中,为了确保垃圾回收器在应用程序运行时能够正确标记对象,使用了写屏障机制。写屏障是一种在对象引用发生变化时触发的机制,用于维护三色不变性(tricolor invariants)。
- 维护三色不变性:写屏障保证在对象引用变化时,及时更新相应的颜色状态,确保没有未标记的可达对象被误回收。
示例
以下是一个简单示例,展示了三色标记法的基本思想:
1 | package main |
总结
三色标记法通过将对象分为白色、灰色和黑色三种颜色,并结合增量式和并发标记技术,有效地减少了垃圾回收对应用程序的暂停时间。写屏障机制确保在并发标记过程中,引用变化不会破坏标记过程的正确性,从而提高了垃圾回收器的效率和准确性。Go 语言通过这些技术,实现了高效的自动内存管理。
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