GC触发

内存分配量达到阀值触发 GC

每次内存分配时，都会检查当前内存分配量是否已达到阀值，如果达到阀值则立即启动 GC：
- 阀值 = 上次 GC 内存分配量 * 内存增长率
- 内存增长率由环境变量 GOGC 控制，默认为 100，即每当内存扩大一倍时启动 GC
定期触发 GC 默认情况下，最长 2 分钟，由sysmon触发一次 GC，这个间隔在 src/runtime/proc.go:forcegcperiod 变量中被声明
手动触发 程序代码中也可以使用 runtime.GC()来手动触发 GC。这主要用于 GC 性能测试和统计。

Go 1.3之前的标记-清除(mark and sweep)算法

此算法主要有两个主要的步骤：

标记(Mark phase)
清除(Sweep phase)

第一步，暂停程序业务逻辑, 找出不可达的对象，然后做上标记。第二步，回收标记好的对象。但是有一点需要额外注意：mark and sweep算法在执行的时候，需要程序暂停！即 STW(stop the world)。

算法缺点：

STW，stop the world；让程序暂停，程序出现卡顿 (重要问题)。
标记需要扫描整个heap
清除数据会产生heap碎片

步骤：启动STW - Mark标记 - Sweep清除 - 停止STW

Go 1.3

Go在v1.3版本做了简单的优化，将STW的步骤提前, 减少STW暂停的时间范围，同时并发执行Sweep清除。

步骤：启动STW - Mark标记 - 停止STW - Sweep清除

Go 1.5的三色并发标记法、插入写屏障、删除写屏障

三色标记法实际上就是通过三个阶段的标记来确定清楚的对象都有哪些。

第一步，只要是新创建的对象,默认的颜色都是标记为“白色”。

第二步，每次GC回收开始，然后从根节点开始遍历所有对象(遍历RootSet，非递归形式，只遍历一次)，把遍历到的对象从白色集合放入“灰色”集合。

**第三步，遍历灰色集合，将灰色对象引用的对象从白色集合放入灰色集合，之后将此灰色对象放入黑色集合。

第四步，重复第三步, 直到灰色中无任何对象。

第五步，回收所有的白色标记表的对象，也就是回收垃圾。

没有STW的三色标记法

当以下两个条件同时满足时, 就会出现对象丢失现象!

条件1: 一个白色对象被黑色对象引用**(白色被挂在黑色下)**
条件2: 灰色对象与它之间的可达关系的白色对象遭到破坏**(灰色同时丢了该白色)**

为了防止这种现象的发生，最简单的方式就是STW，直接禁止掉其他用户程序对对象引用关系的干扰，但是STW的过程有明显的资源浪费

屏障机制

“强-弱” 三色不变式

强三色不变式

不存在黑色对象引用到白色对象的指针。
弱三色不变式

所有被黑色对象引用的白色对象都处于灰色保护状态。

Dijkstra 插入写屏障

具体操作: 在A对象引用B对象的时候，B对象被标记为灰色。(将B挂在A下游，B必须被标记为灰色) 满足: 强三色不变式. (不存在黑色对象引用白色对象的情况了，因为白色会强制变成灰色) 伪码如下:

// 添加下游对象
writePointer(slot, ptr):
    // 标记灰色(新下游对象ptr) 
    shade(ptr)
    // 当前下游对象slot = 新下游对象ptr
    *slot=ptr

场景：

A.添加下游对象(nil, B)   // A之前没有下游， 新添加一个下游对象B， B被标记为灰色
A.添加下游对象(C, B)     // A将下游对象C 更换为B，  B被标记为灰色

这段伪码逻辑就是写屏障。我们知道，黑色对象的内存槽有两种位置， 栈和堆。栈空间的特点是容量小，但是要求相应速度快，因为函数调用弹出频繁使用，所以“插入屏障”机制，在栈空间的对象操作中不使用。而仅仅使用在堆空间对象的操作中(即栈中使用STW暂停保护)。

Yuasa 删除写屏障

具体操作: 被删除的对象，如果自身为灰色或者白色，那么被标记为灰色。 满足: 弱三色不变式. (保护灰色对象到白色对象的路径不会断)

伪代码：

// 添加下游对象
writePointer(slot, ptr):
    // 如果当前对象是灰色或白色
    if ( isGrey(slot) || isWhite(slot) )
        // 标记灰色(当前下游对象ptr) 
        shade(*slot)
    // 当前下游对象slot = 新下游对象ptr
    *slot = ptr

场景：

A.添加下游对象(B, nil)   // A对象，删除B对象的引用。  B被A删除，被标记为灰(如果B之前为白)
A.添加下游对象(B, C)     // A对象，更换下游B变成C。   B被A删除，被标记为灰(如果B之前为白)

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。仅适用于堆（程序运行基本在栈中，存在大量变量声明、赋值及函数调用，若栈中使用插入写屏障，将极大增加复杂度、降低性能）
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。

整体流程

1. 初始化 GC 任务，包括开启写屏障(write barrier)和开启辅助GC(mutator assist)，统计 root对象的任务数量等，这个过程需要STW。 2. 扫描所有 root 对象（全局指针、goroutine(G) 栈上的指针(扫描对应 G栈时需停止该G)），将其加入灰色队列，并循环处理灰色队列的对象，直到灰色队列为空，该过程后台并行执行 3. 完成标记工作，重新扫描(re-scan)全局指针和栈。因为 Mark是并行执行的，且栈中不适用插入写屏障，所以栈中可能会存在新的未扫描的对象。同时这个re-scan过程会执行STW 。 4. 按照标记结果回收所有的白色对象，该过程后台并行执行。

Go 1.8的混合写屏障(hybrid write barrier)机制

整体流程

1. GC开始将栈上的可达对象全部扫描并标记为黑色(当前过程无需STW) 2. GC开始执行标记操作，任何在堆\栈上创建的新对象，均为黑色。 3. 标记结束，开始STW，重新扫描全局指针，不再rescan栈，并执行其他相关操作 4. 关闭STW回收未标记对象，调整下一次GC pacing

满足: 变形的弱三色不变式.