go-GC

并发三色标记法

三色：黑、灰、白

• 黑对象代表，对象自身存活，且其指向对象都已标记完成
• 灰对象代表，对象自身存活，但其指向对象还未标记完成
• 白对象代表，对象尙未被标记到，可能是垃圾对象

标记过程：

1. 初始化：所有对象都被标记为白色
2. 将根对象（全局对象、栈上局部变量等）置黑，将其所指向的对象置灰
3. 从灰对象出发，将其所指向的对象都置灰. 所有指向对象都置灰后，当前灰对象置黑
4. 标记结束后，白色对象就是不可达的垃圾对象，需要进行清扫

可能产生的问题

1. 漏标 ->屏障机制

在某个对象标记为黑色之后，它新指向了一个对象，可能该对象之前被某灰色对象标记，还未扫描到，灰色对象就删除了对该对象的指向

2. 多标 ->下一轮GC

在标记完一个灰色对象时，删除了指向它的黑色对象对它的引用

屏障机制

强弱三色不变式

• 强三色不变式：白色对象不能被黑色对象直接引用
• 弱三色不变式：白色对象可以被黑色对象引用，但要从某个灰对象出发仍然可达该白对象

插入写屏障

屏障机制类似于一个回调保护机制，指的是在完成某个特定动作前，会先完成屏障成设置的内容，插入写屏障（Dijkstra）的目标是实现强三色不变式，当一个对象引用另一个对象时,将被引用的对象标记为灰色。

删除写屏障

删除写屏障（Yuasa barrier）的目标是实现弱三色不变式，保证当一个白色对象即将被上游删除引用前，会触发屏障将其置灰，之后再删除上游指向其的引用。

混合写屏障

通过结合这两种写屏障技术,Go 的垃圾回收器可以在并发标记阶段运行,而无需停止整个程序(Stop-the-World)。

插入写屏障和删除写屏障的短板：

• 插入写屏障：结束时需要STW来重新扫描栈，标记栈上引用的白色对象的存活；
• 删除写屏障：回收精度低，GC开始时STW扫描堆栈来记录初始快照，这个过程会保护开始时刻的所有存活对象。

混合写屏障操作：

• 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
• 堆对象正常启用插入写屏障（添加的对象置为灰色）
• 堆对象正常启用删除写屏障（被删除引用的对象被标记为灰色）