本篇文章仅记录自己对Go垃圾回收原理的理解，待日后学习更加深入，再补上源码的分析参考了多篇博客和Aceld老师的视频讲解 ↗（非常生动，推荐观看）

前言#

GC（garbage collection）垃圾回收，是一个内存管理策略。c/c++把内存管理全权交给程序员，而Go/Java等现代编程语言，语言本身自带一个垃圾回收器运行在后台，按照既定策略为用户回收不再使用的对象，释放对应的内存空间。

优缺点：

屏蔽内存细节：开发人员更好的聚焦业务逻辑
全局视野：现代软件开发通常为团队协作而成，个人只负责一个模块，协作时进行内存管理的负担太大，这时候Garbage Collector类似有“全局视野”
性能成本：会用额外空间存储必要的内存信息，还会有时中断程序运行来支持GC工作，拖慢程序

总的来说，除了极端追求性能的场景，GC带来的好处是远远大于坏处的，更安全，交付效率更高。

直击要害#

网络上很多博客都从漫长的历史讲起，我们不妨先搁置，直击要害，看看GO-GC的核心算法

Go自V1.8之后定型为三色标记+混合写屏障法

名字很唬人，其实理解起来很容易

三色标记#

三色标记过程

三色即黑，灰，白

黑：已访问，直接引用的对象也都访问过
灰：已访问，但是直接引用对象没有访问
白：未访问，是潜在的垃圾对象

进行一轮GC，就是不断广度优先遍历整个变量引用图的过程，当灰色为空时，回收白色，就达到了我们的目的

混合写屏障#

所谓混合写屏障，就是混合了插入写屏障和删除写屏障

可以把屏障理解为拦截的作用，其本质是对象赋值前插入的一段代码

真实场景中，需要补充一个新的设定——屏障机制无法作用于栈对象.

这是因为栈对象可能涉及频繁的轻量操作，倘若这些高频度操作都需要一一触发屏障机制，那么所带来的成本将是无法接受的.

为什么要有屏障？#

是为了满足三色不变性，满足了三色不变性，就保证了并发条件下的三色标记机制的正常工作

三色不变性：

强三色不变性：黑色对象不可以直接引用白色对象
弱三色不变性：当黑色对象直接引用白色对象时，必须有另一个灰色对象可以直接或间接访问到该灰色对象，称作受到灰色对象的保护

屏障怎样满足三色不变性？#

混合写屏障机制：

GC 开始前，以栈为单位分批扫描，将栈中所有对象置黑
GC 期间，栈上新创建对象直接置黑
引用新对象，新对象置灰（满足强不变性）
删除引用对象，被删除置灰（满足弱不变性）（我们不知道被删除上游是否有保护）

混合写屏障

以史为鉴#

三色标记VS标记-清除#

标记-清除法只有黑，白两种颜色，进行一次遍历之后，回收白色的节点

三色标记的几个核心优势：

增量回收：标记-清除法一次STW（stop the world）必须完成所有标记工作，因为缺乏中间态，而三色标记每次只需遍历灰色节点，可以一步一步，增量回收
并发标记：标记-清除法不支持屏障操作

我们可以想象，标记清除算法中，标记中途黑色变量引用白色，此时白色根本不可能遍历到

本质：三色标记通过引入“灰色”这一中间状态，将标记过程从原子操作转变为可分割、可追踪的过程，从而实现了标记阶段与应用线程的并发执行，这是其最根本的优势。

混合写屏障VS插入/删除写屏障#

在屏障不能作用于栈的前提下，单纯插入/删除都需要引入STW，最后对栈进行兜底

而在混合机制下，任何涉及到堆的变量，都会屏障保护,避免了STW

如果都是栈呢？

栈在GC开始会分批变黑，如果此时出现了一个栈黑引用白，另一个栈白删除引用白？

这是个伪命题，详细看小徐先生的编程世界 ↗case4

还有STW吗？#

deepseek： 尽管采用了高并发的三色标记，但为了确保垃圾回收的正确性和简单性，在以下两个关键节点仍需要短暂的全局停顿：

标记开始阶段（Mark Setup - STW）：主要任务是开启写屏障。为了确保所有协程（goroutine）都能感知并启用写屏障，必须让它们短暂地暂停在一个安全点，这个操作非常快

标记终止阶段（Mark Termination - STW）：主要任务是关闭写屏障，并执行一些最终的状态检查和清理工作。选择在此阶段使用一个短暂的STW，可以简化设计并保证逻辑正确，而带来的性能开销极小

怎样编写GC友好代码？#

为了进一步降低GC的整体开销和潜在影响，你可以：

减少堆上对象的分配：尽量使用栈分配或通过对象池（如 sync.Pool）复用对象，减少GC的扫描压力 ↗。
避免在循环中创建大量临时对象：这会增加GC的触发频率和标记辅助（Mark Assist）工作 ↗。
合理设置 GOGC 参数：该值（默认100）决定了触发下一轮GC的堆内存增长比例。适当调高可降低GC频率（以占用更多内存为代价），反之亦然。

总结#

Go的GC是一个追求极致低延迟的并发回收器。虽然理论上无法彻底消除STW，但它通过精妙的设计，已将STW时间压缩到绝大多数应用都难以感知的极短范围，这也是三色标记算法在工程实践上取得巨大成功的体现。

GO实现原理-垃圾回收

前言#