Go语言GC：详解GC的五个阶段

Go语言是一门支持自动内存管理的编程语言，它提供了一种称为“垃圾回收”（Garbage Collection，GC）的机制来自动管理内存。Go语言的垃圾回收器使用了一个称为“标记-清除”（Mark-Sweep）的算法，该算法被分成了五个不同的阶段。本文将详细介绍这五个阶段，并讨论它们如何协作以实现高效的垃圾回收。

GC的五个阶段

1. 标记准备

在这个阶段，GC开始执行前的准备工作。GC会暂停程序的运行，然后扫描所有的活跃对象，将它们标记为“已使用”的状态。这个过程通常是通过遍历堆上的对象来完成的。GC会从根对象（例如全局变量、栈）开始遍历，递归地遍历所有引用对象，直到遍历完所有的可达对象。所有未被标记的对象都被视为“垃圾”并准备进行清除。

2. 标记

在这个阶段，GC会对所有已标记的对象进行标记。GC会停止程序运行，然后扫描所有的已标记对象，将它们标记为“活跃的”。这个过程通常是通过遍历堆上的对象来完成的。GC会从根对象开始遍历，递归地遍历所有引用对象，直到遍历完所有已标记的对象。

3. 正式清除

在这个阶段，GC会清除所有未被标记的垃圾对象。GC会暂停程序的运行，然后扫描整个堆，将所有未被标记的对象删除并释放内存。清除完成后，所有垃圾对象占用的内存都会被回收。

4. 内存整理

在清除垃圾对象之后，堆中可能会出现一些碎片空间。这些空间无法直接使用，必须先进行整理。在这个阶段，GC会重新排列所有存活对象的位置，以便在堆中形成一个连续的空间块。这个过程通常是通过将存活对象移动到堆的另一端来完成的。

5. 并发标记

在前面的四个阶段中，GC都会暂停程序的运行。这会导致程序在执行期间出现明显的卡顿。为了减少这种影响，Go语言的GC提供了一个并发标记阶段。在这个阶段中，GC会在程序运行的同时进行标记操作，以便尽可能减少程序的停顿时间。Go语言的并发标记使用了一种称为“写屏障”（Write Barrier）的技术来跟踪对象的引用关系。

总结

综上所述，Go语言的GC一共有五个阶段：标记准备、标记、正式清除、内存整理和并发标记。这些阶段相互协作，以实现高效的垃圾回收。当程序运行时，GC会在后台进行垃圾回收操作。虽然GC会导致一定的程序停顿时间，但是Go语言的并发标记阶段可以尽可能地减少停顿时间，从而提高程序的响应速度和性能表现。