Go言語にはガベージコレクションがありますか?-Golang-php.cn

Go 言語にはガベージコレクションがあります。 Go 言語にはガベージコレクション (GC) 機構が備わっており、GC は別のプロセスで実行され、使用されなくなった変数を検索して解放します。計算上。メモリ空間には、スタック領域 (Stack) とヒープ領域 (Heap) の 2 つの重要な領域が含まれており、スタック領域には通常、関数呼び出しのパラメータ、戻り値、およびローカル変数が格納され、メモリの断片化を生じず、メモリ領域は次のように管理されます。ヒープ領域にはメモリの断片が生成されますが、Go 言語では、ヒープ領域内のオブジェクトはメモリアロケータによって割り当てられ、ガベージコレクタによってリサイクルされます。

Go言語にはガベージコレクションがありますか?

このチュートリアルの動作環境: Windows 7 システム、GO バージョン 1.18、Dell G3 コンピューター。

Go 言語には独自のガベージコレクションメカニズム (GC) があります。 GC は別のプロセスによって実行され、使用されなくなった変数を検索して解放します。 GC は実行中にマシンリソースを占有することに注意してください。

Go 言語のガベージコレクションメカニズム GC の詳細な説明

コンピューターサイエンスでは、ガベージコレクション (略してガベージコレクション (GC)) のことを指します。 ) は自動的なメモリ管理メカニズムです。ガベージコレクタは、使用されなくなったプログラムによって占有されているオブジェクトとメモリをリサイクルしようとします。

プログラマは GC の恩恵を受けるため、GC について心配する必要はありません。手動でメモリを適用し、解放操作を行うと、GC はプログラムの実行中に残りのメモリを自動的に解放します。
GC はプログラマにはほとんど見えません。プログラムに特別な最適化が必要な場合にのみ、GC の実行タイミングと実行オーバーヘッドを調整できます。

#コンピューティングにおいて、メモリ空間にはスタック領域 (Stack) とヒープ領域 (Heap) という 2 つの重要な領域が含まれています。スタック領域には通常、関数呼び出しが格納されますパラメータ、戻り値、およびローカル変数はメモリの断片化を生成せず、コンパイラによって管理され、開発者が管理する必要はありませんが、ヒープ領域にはメモリの断片化が生成されます。ヒープ領域内のメモリはメモリアロケータによって割り当てられ、ガベージコレクタによって収集され、リサイクルされます。 [関連する推奨事項:

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通常、ガベージコレクターの実行プロセスは 2 つの半独立したコンポーネントに分割されます。

ユーザープログラム (ミューテーター): ユーザーモードコード。GC の場合、ユーザーモードコードはオブジェクト間の参照関係のみを変更します。

コレクター (コレクター): ガベージコレクションの実行を担当します。コード

#1. メモリの管理と割り当てメモリが使用されなくなったら、メモリに移動します管理標準ライブラリによって自動的に実行されます。つまり、メモリから Go コレクションに割り当てられます。メモリ管理には通常、ユーザープログラム (ミューテーター)、アロケーター (アロケーター)、コレクター (コレクター) という 3 つの異なるコンポーネントが含まれます。ユーザープログラムがメモリを適用すると、メモリアロケーター、アロケーターを通じて新しいメモリが適用されます。ヒープから対応するメモリ領域を初期化します。

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#1.1 メモリアロケータの割り当てメソッド

プログラミング言語では、メモリアロケータには通常 2 つの割り当て方法があります。

リニアアロケータ (シーケンシャルアロケータ、バンプアロケータ)

アイドルリンクリストアロケータ (フリーリストアロケータ)
線形アロケータ

線形割り当て (バンプアロケータ) は効率的なメモリ割り当て方法ですが、重要な点があります。制限。ユーザーがリニアアロケータを使用する場合、メモリ内の特定のメモリ位置へのポインタを維持するだけで済みます。ユーザープログラムがアロケータからメモリを申請する場合、アロケータは残りの空きメモリを確認し、割り当てられたメモリを返すだけで済みます。領域を指定し、メモリ内の場所のポインタを変更します。線形アロケータは実行速度が速く、実装の複雑さが低いですが、メモリが解放された後はメモリを再利用できません。次の図に示すように、割り当てられたメモリがリサイクルされる場合、線形アロケータは赤いメモリを再利用できません。

したがって、線形アロケータは、適切なガベージコレクションアルゴリズム

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Mark-Compact

GC のコピー
世代リサイクル (世代 GC) )
上記のアルゴリズムは、コピーを通じて生き残ったオブジェクトをデフラグし、空きメモリを定期的にマージできるため、線形アロケータの効率を利用してメモリアロケータのパフォーマンスを向上させることができます。

Free-List Allocator

Free-List Allocator (Free-List Allocator) は、解放されたメモリを再利用することができ、内部的にリンクされたリストを維持します。構造。ユーザープログラムがメモリを申請すると、空きリンクリストアロケータは空きメモリブロックを走査して十分な大きさのメモリを見つけ、新しいリソースを申請してリンクリストを変更します

無料のリンクリストアロケータには 4 つの一般的な戦略があります。

First-Fit - リンクリストの先頭からトラバースし、最初のサイズのメモリを選択します。要求されたメモリより大きいブロック

ループの最初の適応 (Next-Fit) - 最後のトラバーサルの終わりからトラバースし、要求されたメモリよりも大きいサイズの最初のメモリブロックを選択します

最適な適応 (ベストフィット) — リンクリストの先頭からリンクリスト全体をたどって、最も適切なメモリブロックを選択します。

分離された適応 (分離フィット) — メモリを複数のリンクリストに分割します。各リンクリストのメモリブロックのサイズ同様に、メモリを申請するときは、まず条件を満たすリンクリストを見つけてから、そのリンクリストから適切なメモリブロックを選択します。

4 番目の戦略は次のとおりです。 Go 言語で使用されるメモリ割り当て戦略に似ています

この戦略は、メモリを 4、8、16、および 32 バイトのメモリブロックで構成されるリンクリストに分割します。メモリアロケータに 8 バイトのメモリを要求すると、上図の条件を満たす空きメモリブロックを見つけて返します。分離適応の割り当て戦略により、走査する必要があるメモリブロックの数が減り、メモリ割り当ての効率が向上します

1.2 Go でのメモリ割り当て

図はメモリ割り当ての構成を示しています:

Go 言語では、ヒープ上のすべてのオブジェクトは runtime.newobject# を呼び出すことによってメモリを割り当てます。 ## 関数, この関数は runtime.mallocgc を呼び出して、指定されたサイズのメモリ領域を割り当てます。これは、ユーザープログラムがヒープ

func mallocgc(size uintptr, typ *_type, needzero bool) unsafe.Pointer { mp := acquirem() mp.mallocing = 1 c := gomcache() var x unsafe.Pointer noscan := typ == nil || typ.ptrdata == 0 if size 上のメモリ領域を適用するために必要な関数でもあります
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コードからわかります

runtime .mallocgc オブジェクトのサイズに応じて異なる割り当てロジックを実行し、オブジェクトのサイズに応じてマイクロオブジェクト、小さなオブジェクト、大きなオブジェクトに分割します

(0, 16B) — 最初にマイクロアロケーターを使用し、次にスレッドキャッシュ、中央キャッシュ、ヒープを順番に使用してメモリの割り当てを試みます
[16B, 32KB] — スレッドキャッシュ、中央キャッシュ、ヒープを順番に使用してみます。メモリを割り当てます。
(32KB, ∞) — ヒープ上にメモリを直接割り当てます

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小規模な割り当て

32kb 未満の小規模な割り当ての場合, Go は、スパンリスト (32kb メモリブロック)

mspan

# を処理する

mcache Go言語にはガベージコレクションがありますか? のローカルキャッシュからメモリを取得しようとします。 ##各スレッド M はプロセッサ P に割り当てられ、一度に最大 1 つの

ゴルーチン

を処理できます。メモリを割り当てるとき、現在の ゴルーチンは現在のローカルキャッシュ P を使用して、span リスト

large Allocation## で最初に使用可能な空きオブジェクトを見つけます。

#Go は、大規模な割り当ての管理にローカルキャッシュを使用しません。 32kb を超えるこれらの割り当てはページサイズに丸められ、ページはヒープ

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##2 に直接割り当てられます。 collectionGo 言語では、ガベージコレクターによって実装されるアルゴリズムは、3 色のマークとスキャンの同時コレクターです。

ガベージコレクターは、 Go プログラムなので、メモリ内の潜在的な変更を検出するための

書き込みバリア

アルゴリズムを渡す必要があります。書き込みバリアを開始する唯一の条件は、プログラムを短期間停止することです。つまり、「Stop the World」

Go言語にはガベージコレクションがありますか? 書き込みバリアの目的収集中にコレクターがアクティブな状態を維持できるようにするためです。ヒープ上のデータの整合性

#2.1 実装原則 #Go 言語のガベージコレクション缶クリア終了、マーク、マーク終了に分かれており、4 つの異なるフェーズをクリアすると、そのうちの 2 つはストップザワールド (STW)

Go言語にはガベージコレクションがありますか? クリア終了フェーズ

プログラムを一時停止します。この時点ですべてのプロセッサが安全なポイントに入ります。

マーキングフェーズ (STW)

ステータスを _GCmark に切り替え、書き込みバリア、ユーザープログラムアシスタンス (Mutator Assist) を有効にして、ルートオブジェクトをキューに入れます
実行が再開されると、マーキングプロセスと補助ユーザープログラムが同時にメモリ内のオブジェクトのマークを開始します。書き込みバリアは、上書きされたポインタと新しいポインタの両方を灰色としてマークし、新しく作成されたすべてのオブジェクトは直接黒としてマークされます。 .
すべての Goroutine スタック、グローバルオブジェクト、およびヒープ内にないランタイムデータ構造を含む、ルートオブジェクトのスキャンを開始します。Goroutine スタックのスキャン中、現在のプロセッサは一時停止されます
グレーのキュー内のオブジェクトを順番に処理し、オブジェクトを黒でマークし、オブジェクトが指すオブジェクトをグレーでマークします
分散終了アルゴリズムを使用します残りの作業を確認すると、マーキングフェーズが完了すると、マーキング終了フェーズ

マーキング終了フェーズ(STW)

に移行することがわかります。

プログラムを一時停止し、状態を _GCmarktermination に切り替えます。 そして、補助マークのユーザープログラムを閉じます。
プロセッサ上のスレッドキャッシュをクリアします。

クリーニングフェーズ

#状態を _GCoff に切り替えるクリーンアップフェーズを開始し、クリーンアップ状態を初期化し、書き込みバリアを閉じます
ユーザープログラムを復元すると、新しく作成されたすべてのオブジェクトが白でマークされます。
バックグラウンドですべてのメモリ管理ユニットを同時にクリーンアップします。新しいメモリ管理ユニット、クリーンアップがトリガーされます

2.2 3 色のマーキング方法

3 色のマーキングアルゴリズムは、プログラム内のオブジェクトを白、黒、グレーの 3 つのカテゴリに分類します。

白いオブジェクト — ガベージの可能性があり、そのメモリはガベージコレクターによって再利用される可能性があります
黒いオブジェクト—外部ポインタへの参照を持たないオブジェクトや、ルートオブジェクトから到達可能なオブジェクトを含むアクティブオブジェクト
灰色のオブジェクト - アクティブオブジェクト。白いオブジェクトを指す外部ポインタがあるため、ガベージコレクターはサブオブジェクトをスキャンします。これらのオブジェクトのオブジェクト

#3 色マークガベージコレクタの動作原理は非常に簡単で、次の手順に要約できます。 #灰色のオブジェクトのコレクションから灰色のオブジェクトを選択し、黒にマークします