go語言需不需要手動管理內存

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go語言不需要手動管理內存；go語言內置內存管理功能（GC機制），是一種自動內存管理的機制。當程序向操作系統申請的內存不再需要時，垃圾回收主動將其回收并供其他代碼進行內存申請時候復用，或者將其歸還給操作系統，這種針對內存級別資源的自動回收過程，即為垃圾回收；而負責垃圾回收的程序組件，即為垃圾回收器。

go語言不需要手動管理內存；go語言內置內存管理功能（GC機制），開發者不需要關心內存的申請和釋放,這樣為使用者帶來極大的便利。

什么是GC，又有什么用？

GC，全稱 Garbage Collection，即垃圾回收，是一種自動內存管理的機制。

當程序向操作系統申請的內存不再需要時，垃圾回收主動將其回收并供其他代碼進行內存申請時候復用，或者將其歸還給操作系統，這種針對內存級別資源的自動回收過程，即為垃圾回收。而負責垃圾回收的程序組件，即為垃圾回收器。

垃圾回收其實一個完美的 “Simplicity is Complicated” 的例子。一方面，程序員受益于 GC，無需操心、也不再需要對內存進行手動的申請和釋放操作，GC 在程序運行時自動釋放殘留的內存。另一方面，GC 對程序員幾乎不可見，僅在程序需要進行特殊優化時，通過提供可調控的 API，對 GC 的運行時機、運行開銷進行把控的時候才得以現身。

在計算中，內存空間包含兩個重要的區域：棧區 (Stack) 和堆區 (Heap)；棧區一般存儲了函數調用的參數、返回值以及局部變量，不會產生內存碎片，由編譯器管理，無需開發者管理；而堆區會產生內存碎片，在 Go 語言中堆區的對象由內存分配器分配并由垃圾收集器回收

通常，垃圾回收器的執行過程被劃分為兩個半獨立的組件：

• 賦值器（Mutator）：這一名稱本質上是在指代用戶態的代碼。因為對垃圾回收器而言，用戶態的代碼僅僅只是在修改對象之間的引用關系，也就是在對象圖（對象之間引用關系的一個有向圖）上進行操作。

• 回收器（Collector）：負責執行垃圾回收的代碼。

GC中的根對象

根對象在垃圾回收的術語中又叫做根集合，它是垃圾回收器在標記過程時最先檢查的對象，包括：

• 全局變量：程序在編譯期就能確定的那些存在于程序整個生命周期的變量。

• 執行棧：每個 goroutine 都包含自己的執行棧，這些執行棧上包含棧上的變量及指向分配的堆內存區塊的指針。

• 寄存器：寄存器的值可能表示一個指針，參與計算的這些指針可能指向某些賦值器分配的堆內存區塊。

垃圾回收

在 Go 語言中，垃圾回收器實現的算法是一個并發的三色標記和掃描收集器

垃回收器與 Go 程序同時運行，因此需要通過一種寫屏障算法來檢測內存中的潛在變化。啟動寫屏障的唯一條件是在短時間內停止程序，即 “Stop the World”

寫屏障的目的是允許收集器在收集期間保持堆上的數據完整性

1.1 實現原理

Go 語言的垃圾收集可以分成清除終止、標記、標記終止和清除四個不同的階段，其中兩個階段會產生 Stop The World (STW)

清除終止階段

• 暫停程序，所有的處理器在這時會進入安全點（Safe point）

• 如果當前垃圾收集循環是強制觸發的，我們還需要處理還未被清理的內存管理單元

標記階段 (STW)

• 將狀態切換至 _GCmark、開啟寫屏障、用戶程序協助（Mutator Assists）并將根對象入隊

• 恢復執行程序，標記進程和用于協助的用戶程序會開始并發標記內存中的對象，寫屏障會將被覆蓋的指針和新指針都標記成灰色，而所有新創建的對象都會被直接標記成黑色

• 開始掃描根對象，包括所有 Goroutine 的棧、全局對象以及不在堆中的運行時數據結構，掃描 Goroutine 棧期間會暫停當前處理器

• 依次處理灰色隊列中的對象，將對象標記成黑色并將它們指向的對象標記成灰色

• 使用分布式的終止算法檢查剩余的工作，發現標記階段完成后進入標記終止階段

標記終止階段 (STW)

• 暫停程序、將狀態切換至 _GCmarktermination 并關閉輔助標記的用戶程序

• 清理處理器上的線程緩存

清理階段

• 將狀態切換至 _GCoff 開始清理階段，初始化清理狀態并關閉寫屏障

• 恢復用戶程序，所有新創建的對象會標記成白色

• 后臺并發清理所有的內存管理單元，當 Goroutine 申請新的內存管理單元時就會觸發清理

1.2 三色標記法

三色標記算法將程序中的對象分成白色、黑色和灰色三類：

• 白色對象 — 潛在的垃圾，其內存可能會被垃圾收集器回收

• 黑色對象 — 活躍的對象，包括不存在任何引用外部指針的對象以及從根對象可達的對象

• 灰色對象 — 活躍的對象，因為存在指向白色對象的外部指針，垃圾收集器會掃描這些對象的子對象

三色標記垃圾收集器的工作原理很簡單，可以將其歸納成以下幾個步驟：

• 從灰色對象的集合中選擇一個灰色對象并將其標記成黑色

• 將黑色對象指向的所有對象都標記成灰色，保證該對象和被該對象引用的對象都不會被回收

• 重復上述兩個步驟直到對象圖中不存在灰色對象

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