Golang-GC相关问题

Go中GC流程

Go1.14版本以STW为界限，可以将GC划分为五个阶段：

• GCMark 标记准备阶段，为并发标记做准备工作，启动写屏障
• STWGCMark扫描标记阶段，与赋值器并发执行，写屏障开启并发
• GCMarkTermination 标记终止阶段，保证一个周期内标记任务完成，停止写屏障
• GCoff 内存清扫阶段，将需要回收的内存归还到堆中，写屏障关闭GCoff
• 内存归还阶段，将过多的内存归还给操作系统，写屏障关闭。

GC触发机制

• 主动触发：调用runtime.GC
• 被动触发：
  1. 使用系统监控，该触发条件由runtime.forcegcperiod变量控制，默认为2分钟。当超过两分钟没有产生任何GC时，强制触发GC。
  2. 使用步调（Pacing）算法，其核心思想是控制内存增长的比例。如Go的GC 是一种比例GC,下一次GC结束时的堆大小和上一次GC存活堆大小成比例.

GC调优

通过go tool pprof 和 go tool trace等工具

• 控制内存分配的速度，限制Goroutine的数量，从而提高赋值器对CPU的利用率。
• 减少并复用内存，例如使用sync.Pool来复用需要频繁创建临时对象，例如，提前分配足够的内存来降低多余的拷贝。
• 需要时，增大GOGC的值，降低GC的运行频率。

Go的内存模型中为什么小对象多了会引发垃圾回收（GC）压力？

1. 内存分配和回收的开销：Go语言的垃圾回收器是基于标记-清除算法的，它需要遍历内存中的对象来标记和回收不再使用的对象。对于小对象，特别是大量小对象的分配和回收，会导致频繁的GC操作。这是因为小对象的数量多，回收器需要不断扫描和标记这些对象，增加了GC的开销。

2. 内存碎片问题：分配和回收小对象可能会导致内存碎片问题。当小对象被分配和回收后，它们的内存空间可能会在堆上留下一些碎片，这些碎片可能无法有效地被重复利用。随着时间的推移，内存中可能会出现许多不同大小的碎片，最终导致了内存浪费和GC的效率下降。

3. 垃圾回收频率增加：由于小对象的分配和回收频繁，垃圾回收可能会更频繁地运行。这会导致应用程序的吞吐量下降，因为垃圾回收会占用CPU时间，导致应用程序的暂停时间增加。

为了减少小对象引起的垃圾回收压力，可以采取以下一些策略：

1. 对象池（Object Pooling）：对象池是一种技术，它允许重复使用已分配的对象，而不是频繁地分配和回收它们。这可以减少GC的频率和内存碎片。

2. 避免频繁分配和回收：尽量避免频繁地分配和回收小对象，特别是在循环中。可以考虑重用对象或者使用更大的缓冲区，减少分配次数。

3. 调整堆大小和GC参数：通过调整Go程序的堆大小和GC参数，可以尝试减少GC的频率。可以使用GODEBUG环境变量来监控GC的行为，并进行适当的调整。

4. 使用内存分配分析工具：Go提供了一些内存分配分析工具，如pprof，可以帮助你识别内存分配和垃圾回收的瓶颈，并优化你的代码。

总之，小对象的频繁分配和回收可能会增加垃圾回收的压力，因此在编写Go代码时，需要考虑如何优化内存使用，以减少GC的频率和内存碎片问题。