Go 采用的是 三色并发标记清除算法。

传统的 GC 算法需要较长的 STW (Stop The World) 停顿时间（即暂停所有应用程序代码的运行来执行 GC）。

Go GC 的首要目标就是将 STW 停顿时间降到毫秒级甚至微秒级。

三色标记法

Go GC将堆上的所有对象分为三种颜色：

颜色	状态	描述
Black	已扫描存活	自身及其引用的所有对象都已被检查，确定为存活对象。黑色对象在本次 GC 周期内不会再被扫描。
White	未访问或待清除	尚未被 GC 访问，如果 GC 结束后仍是白色，则会被判定为垃圾并清除。
Gray	待扫描	自身已被标记为存活，但它引用的对象（子对象）尚未被扫描。

工作流程：

1. 初始状态： 所有的堆对象都是白色。
2. 根对象扫描： GC 从根对象（包括全局变量、活跃的 Goroutine 栈上的变量等）开始，将它们标记为灰色。
3. 遍历扩散： GC 不断从灰色集合中取出一个对象：
   • 将其引用的所有白色子对象标记为灰色。
   • 然后将该对象自身标记为黑色。
4. 循环结束： 当灰色集合为空时，所有存活对象都已标记为黑色或灰色（如果不是根对象，灰色对象在下一轮会被标记为黑色），剩下的白色对象就是垃圾。

并发

Go GC 的大部分标记工作都是与用户程序并发进行的。这大大减少了 STW 停顿时间。

• 实现： GC 作为一个或多个特殊的 Goroutine 运行，与用户程序共享 CPU 资源。

写屏障

并发带来的最大挑战是：当 GC 在标记对象时，用户程序可能会更改指针引用，导致 GC 出现错误标记。

错误标记的两种可能：

错误类型	发生场景	结果
丢失标记	应用程序在标记过程中将白色对象连接到了黑色对象，同时切断了该白色对象与灰色对象的唯一联系。	该存活对象被误判为垃圾，最终被清除（程序崩溃！）。
**重复标记 **	应用程序将一个 白色对象 连接到了 灰色对象。	影响效率，但不会导致错误。

为了解决丢失标记这一致命问题，Go 在 1.8 版本后采用了 混合写屏障。其核心思想是：

1. 在指针写入前（Pre-Write）：如果当前要被覆盖的指针指向一个对象 A，则将对象 A 标记为灰色（即保证其被扫描）。
2. 栈扫描时 STW： 在 GC 过程中，栈上的对象处理（扫描）必须在 STW 期间进行（非常短），以避免写屏障对栈操作的影响。

** 写屏障保证了在并发标记期间，所有存活的对象**都不会被误标为白色并清除。

GC Pacing

Go GC 并非盲目地等待内存不足才运行，而是通过 Pacer 机制来规划运行时间，以平衡性能和内存消耗。

• GOGC 变量： 环境变量 GOGC 控制了目标堆大小。默认值是 100。
• 触发目标： 当当前堆内存使用量达到上次 GC 完成后存活对象大小的 (1 + GOGC/100) 倍时，GC 就会开始。
  • 例如，如果 GOGC=100，上次活对象是 10MB，那么当堆内存增长到 20MB 时，GC 就会启动。

GC Cycle

一个完整的 GC 循环

1. 标记启动：暂停所有 Goroutine；开启写屏障，设置 GC 状态。

2. 并发标记

   • 并发执行： GC Goroutine 开始扫描堆，执行三色标记，同时用户程序也在运行。

   • 写屏障介入： 应用程序的所有指针操作都受到写屏障的监控。

3. 标记终止

   • STW 暂停所有 Goroutine，进行最后的清理和同步，包括扫描栈上的对象以确保万无一失。

   • 关闭： 关闭写屏障，确认所有存活对象已标记。

4. 并发清除：GC 遍历整个堆内存，回收所有未被标记（白色）的对象，并将空闲的内存块合并到空闲链表中，供下次分配使用。