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内存管理

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By Ahern 6 min read

内存管理-内存分配

  • 分配器

    • 线性分配器

      • 定义：当用户程序需要申请内存时，从指针所在的位置开始分配内存，并向后移动指针。

        线性分配器

      • 局限性：分配速度快；指针前面的释放的内存块不能重用，需要配合回收算法进行内存拷贝、合并才能复用。

    • 空闲链表分配器

      • 定义：内存被划分成不同大小的快，空闲的块以链表的形式连接起来，当用户程序需要申请内存时，从链表中找到合适的内存块分配，重新修改链表。

        空闲链表分配器

      • 分配方式

        • 首次适应：从头到尾遍历空闲链表，找到第一个合适的内存块。

        • 循环首次适应：从上次遍历结果位置开始，找到第一个合适的内存块。

        • 最优适应：从头到尾遍历空闲链表，找到最合适的内存块。

        • 隔离适应：将大的链表分割成小的链表，小链表内存块一致，分配时，先找到小链表，再找空闲的内存块，提高分配效率。

          ​ 隔离适应方式

  • go内存管理

    ​ go内存管理

    • 主要指堆、栈内存的分配和回收
    • 借鉴了TCMalloc内存分配思想：缓存、分级分配
    • 增加了逃逸分析、gc

  • go内存分配组成部分

    分级分配

    • page：内存被划分成大小不等的页
    • span（跨度）：内存管理的基本单位，一组连续的page组成一个span
    • mcache：类似TCMalloc的线程缓存，go的每个P挂载一个mcache，可以无锁访问
    • mcentral：类似TCMalloc的中心缓存，线程共享，需要加锁访问
    • mheap：与TCMalloc中的PageHeap类似，也需要加锁访问

  • go小对象分配

    • 1、计算对象所需要的内存大小
    • 2、跟进转化表，找出所属的span（跨度）
    • 3、从span中分配对象空间，按照隔离适应的方式
    • 4、优先从mcache中的span分配，若不够，从mcentral中申请span
    • 5、若mcentral中也不够，向mheap申请
    • 6、mheap向os申请

  • go大对象分配

    • 直接向mheap申请

  • 参考

    • https://draveness.me/golang/docs/part3-runtime/ch07-memory/golang-memory-allocator/
    • https://segmentfault.com/a/1190000020338427
    • https://blog.csdn.net/aaronjzhang/article/details/8696212

内存管理-垃圾回收

  • 回收机制：并行

    • 三色标记 三色标记法

      • 1、初始状态，所有的对象都是白色
      • 2、从根对象开始扫描，将引用的对象标记成灰色
      • 3、分析灰色对象是否引用了其他对象，若无，标记自己成白色；若有，将自己标记成黑色，将引用对象标记成灰色
      • 重复2、3步骤，直到所有的对象都变成黑或白。白色对象即是要被回收的垃圾

    • 写屏障

      • gc和用户程序并行，这个过程会修改内存引用，就需要一个组件记录下来
      • 每一轮的GC都会初始化一个屏障，记录对象的状态。以便和第二轮的对象状态对比，引用状态变化的标记为灰色防止丢失，状态未变化的对象继续处理。

    • 辅助GC

      • 如果GC的速度小于用户程序分配对象的速度，就会把用户程序暂停（STW）
  • GC触发条件
    • 超过内存的阈值
    • 到达特定的时间
    • 手动GC
  • 参考
    • https://draveness.me/golang/docs/part3-runtime/ch07-memory/golang-garbage-collector/
    • https://juejin.cn/post/6844903917650722829

逃逸分析

  • 定义：go的内存分配由编译器完成，通过逃逸分析，决定内存分配是在栈上还是在堆上。若变量的生命周期是完全可知，则分配到栈上，否则分配到堆（逃逸）。
  • 编译器尽可能地内存分配到栈，几种内存分配到堆得情况（逃逸）
    • 变量类型不确定
    • 函数内暴露给外部的指针
    • 变量所占内存较大
    • 变量的大小不确定
  • 逃逸分析的作用：写出更好的程序，使内存尽可能地分配到栈，减小gc压力，减少内存分配开销。
  • 参考
    • 逃逸分析：https://mp.weixin.qq.com/s/xhBVv6JEPY8R3kCJlbirYw
    • 堆：https://www.jianshu.com/p/6b526aa481b1

内存分析

  • 参考：https://www.oschina.net/translate/debugging-performance-issues-in-go-programs
root, go
go
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