聊聊Go語言中GC的幾個主要問題

近年來，Go語言愈加流行，其中GC機制在業界也廣受讚譽。然而，每個技術都有其缺點和不足，Go語言的GC也不例外。本文將討論Go語言GC的幾個主要問題，並介紹Go團隊在Go 1.5到Go 1.12版本中所實施的改進與最佳化。

Go Language GC機制解析

首先，我們先來了解Go語言的GC機制。

在Go語言中，GC機制是由runtime模組實現的。 GC會遍歷程式的物件圖，標記所有仍被使用的對象，並清除未被引用的物件。這個過程中，運行程式會被暫停。

GC機制是Go語言中的一大特色，它能避免許多記憶體問題，如記憶體洩漏、野指標等。但同時，它也帶來了一些效能問題，特別是在大型系統中。下面，我們一一列舉常見的GC問題。

常見的GC問題

1. GC時程式暫停。

當GC運行時，它會暫停整個程式。這個問題在小規模的程序中不會造成很大的影響。但對於需要高並發處理的大型程式來說，GC暫停可能會導致效能下降和延遲升高，進而影響使用者體驗。

2. GC開銷大。

GC需要遍歷整個物件圖，從而消耗了大量的CPU和記憶體資源。當物件圖非常複雜時，GC的開銷會大幅增加。

3. GC出現抖動。

抖動指的是GC在一個時間間隔內，多次進行的情況。當GC執行較長時間的標記階段時，程式無法回應請求，以致於延遲甚至崩潰。這個問題在高並發請求的系統中尤其常見。

4. GC會搶先程式執行。

垃圾回收器在進行回收時，會搶佔程式的執行權。如果程式的執行權長時間被垃圾回收器佔用，就可能導致嚴重的效能問題。

Go 1.5到Go 1.12版本的GC改進

為了解決這些問題，Go團隊在Go 1.5到Go 1.12版本中進行了多方面的GC改進。具體改進內容如下：

1.三色標記演算法

三色標記演算法是一種最佳化的GC演算法，可在GC執行過程中對程式運行時間的暫停進行最佳化。這種演算法可以最小化程式暫停時間，並減少抖動問題。

在Go 1.5版本中，垃圾回收器採用三色標記演算法，大幅減少了GC暫停的時間和CPU開銷。此後的版本，在這個基礎上做了不斷的改進和優化，提升了整體性能和穩定性。

2. 並發標記

Go 1.5版本也引入了並發標記功能，它在垃圾回收器的標記階段中進行。這種標記方法可以與程式運行同時執行，從而減少GC暫停的時間。

在新的標記中，物件將被標記為“已使用”或“未使用”，這可以大大減少並發標記所需的時間。這種標記方法可以大幅減少抖動，甚至在一些情況下可以徹底消除抖動問題。

3. 改進堆處理

GC需要檢查堆中的對象，因此，堆的結構對效能影響很大。 Go團隊在Go 1.5版本中開始最佳化堆處理演算法，其中包括減少堆的碎片化。這種改進極大地提高了GC的執行效率。

4. 更好的對待大對象

對於大量的大對象，因為它們會顯著影響GC的效率，所以它們需要特別處理。在過去的版本中，大對像被歸類為持久對象，並被啟用特殊的GC處理。但在Go 1.8版本中，大物件被歸類為“黑色列表”，GC會根據這個列表來決定哪些大物件需要進行特殊處理。

5. 自動調整GC參數

在先前的版本中，Go程式設計師需要手動調整GC參數，例如GC執行速度和GC閾值。但在Go 1.8版本中，Go支援自動調整GC參數，這可以在大物件和小物件之間自動平衡GC的執行效率和中斷。

之後的版本不斷優化和完善了這個機制。

總結

本文介紹了Go語言中的GC機制，以及GC機制可能造成的一系列問題。同時，為了解決這些問題，Go團隊在Go 1.5到Go 1.12版本中進行了多方面的GC改進，其中包括三色標記演算法、並發標記、改進堆處理、更好的對待大物件、自動調整GC參數等。這些改進大幅提升了GC的效能和穩定性，使得Go語言在處理大型系統時更加優秀。

以上是聊聊Go語言中GC的幾個主要問題的詳細內容。更多資訊請關注PHP中文網其他相關文章！