封面《pieces / 渡り鳥のソムニウム》

GO V1.3 标记 - 清除算法

此算法主要有两个主要的步骤：

所以 Go V1.3 版本之前就是以上来实施的，在执行 GC 的基本流程就是首先启动 STW 暂停，然后执行标记，再执行数据回收，最后停止 STW

Go V1.3 做了简单的优化，将 STW 提前，减少 STW 暂停的时间范围。将 STW 的步骤提前了一步，因为在 Sweep 清除的时候，可以不需要 STW 停止，因为这些对象已经是不可达对象了，不会出现回收写冲突等问题。

缺点：

无论如何 mark-sweep 都会暂停整个程序，为了解决这个问题在 GOv1.5 版本引入了三色并发标记法来优化

Golang 中的垃圾回收主要应用三色标记法，GC 过程和其他用户 goroutine 可并发运行，但需要一定时间的 STW (stop the world)

如果不使用 STW，这种方式会造成标记不准确的问题，下面两种情况是不希望发生的

为了防止上面的现象发生，最简单的方式就是使用 STW，直接禁止掉其他用户程序对对象引用关系的干扰，但是 STW 的过程有明显的资源浪费，对所有的用户程序都有很大影响。因此 Go 的方法是使用插入屏障和删除屏障

不存在黑色对象引用到白色对象的指针
强三色不变色实际上是强制性的不允许黑色对象引用白色对象，这样就不会出现有白色对象被误删的情况

所有被黑色对象引用的白色对象都处于灰色保护状态
弱三色不变式强调，黑色对象可以引用白色对象，但是这个白色对象必须存在其他灰色对象对它的引用，或者可达它的链路上游存在灰色对象。

具体操作： 在 A 对象引用 B 对象的时候，B 对象被标记为灰色。(将 B 挂在 A 下游，B 必须被标记为灰色)

满足： 强三色不变式. (不存在黑色对象引用白色对象的情况了，因为白色会强制变成灰色)

色对象的内存槽有两种位置，栈和堆。栈空间的特点是容量小，但是要求相应速度快，因为函数调用弹出频繁使用，所以 “插入屏障” 机制，在栈空间的对象操作中不使用。而仅仅使用在堆空间对象的操作中
对于栈的部分使用 STW 保护

具体操作: 被删除的对象，如果自身为灰色或者白色，那么被标记为灰色。

满足: 弱三色不变式. (保护灰色对象到白色对象的路径不会断)

这种方式的回收精度低，一个对象即使被删除了最后一个指向它的指针也依旧可以活过这一轮，在下一轮 GC 中被清理掉。

Go V1.8 版本引入了混合写屏障机制（hybrid write barrier），避免了对栈 re-scan 的过程，极大的减少了 STW 的时间。结合了两者的优点。

具体操作：

需要注意屏障技术是不在栈上应用的，因为要保证栈的运行效率
混合写屏障是 GC 的一种屏障机制，所以只是当程序执行 GC 的时候，才会触发这种机制。

Golang 中的混合写屏障满足弱三色不变式，结合了删除写屏障和插入写屏障的优点，只需要在开始时并发扫描各个 goroutine 的栈，使其变黑并一直保持，这个过程不需要 STW，而标记结束后，因为栈在扫描后始终是黑色的，也无需再进行 re-scan 操作了，减少了 STW 的时间

GoV1.3- 普通标记清除法，整体过程需要启动 STW，效率极低。

GoV1.5- 三色标记法，堆空间启动写屏障，栈空间不启动，全部扫描之后，需要重新扫描一次栈 (需要 STW)，效率普通

GoV1.8 - 三色标记法，混合写屏障机制，栈空间不启动，堆空间启动。整个过程几乎不需要 STW，效率较高。