用生活化例子看懂 Go 语言的垃圾回收

用生活化例子看懂 Go 语言的垃圾回收

先搞懂：什么是"垃圾"？

想象你开了家小超市，货架上摆满了商品（就像程序里的"内存"）。顾客买东西时，你会把商品从仓库搬到货架（程序创建变量、对象时，会占用内存）。

但问题来了：有些商品放了很久没人买，一直占着货架（程序里不再使用的变量，还占着内存），新来的商品就没地方放了。这些"没人要的商品"，就是程序里的"垃圾"。

垃圾回收的作用，就是自动把这些"没人要的商品"清走，腾出空间给新商品。

Go 垃圾回收的核心思路：就像超市盘点

手动清理垃圾很麻烦（比如 C 语言要手动 free），Go 则像雇了个保洁员，定期来店里盘点：

1. 先标记：哪些东西还有人要？ 保洁员会先问：“谁还需要这个商品？”（程序会追踪哪些变量还在被使用）。被人需要的商品贴个"有用"标签（标记为存活对象），没人要的就留在那（未标记的就是垃圾）。
2. 再清理：把没人要的清走 标记完后，保洁员把所有没贴标签的商品打包扔掉，货架空出来的地方还能继续放新商品（回收内存，供新对象使用）。

为什么 Go 的垃圾回收特别快？

早期的垃圾回收有个大问题：保洁员干活时，超市得停业（程序暂停，即"Stop The World"），顾客全等着，体验很差。

但 Go 的保洁员很聪明，用了几个技巧：

1. “边营业边盘点”：并发标记

现在的保洁员不用让超市停业了。她盘点的时候，顾客照样可以买东西、上架新商品（标记阶段与用户程序同时运行）。

这就像餐厅服务员收拾桌子：客人还在吃饭时，服务员可以先把空盘子收走，不用等所有人吃完。

2. “重点盯新货”：分代回收

超市发现一个规律：刚上架的商品（新创建的对象），往往很快就被买走或下架（生命周期短）；而放了很久的老商品（长期存活的对象），大概率会一直放着。

所以保洁员会重点检查刚上架的区域（优先回收新对象），老商品区域很久才查一次。这样效率更高，就像家里打扫时，厨房（常用区域）每天擦，衣柜（不常用）半年整理一次。

3. “贴标签不手忙脚乱”：三色标记法

为了在"边营业边盘点"时不出错（比如刚标记完，顾客又把商品换了位置），保洁员用了三个颜色的标签：

• 白色：还没检查的商品
• 灰色：正在检查的商品（可能还有关联的商品没查）
• 黑色：确认有用的商品

一开始所有商品都是白色。保洁员先把顾客手里正拿着的商品（根对象）标为灰色，然后逐个检查灰色商品关联的其他商品（比如礼盒里的赠品），都标完后再把灰色改成黑色。最后剩下的白色商品，就是没人要的垃圾。

这个过程中如果有新商品上架（程序创建新对象），会直接标为灰色，保证不会被误当成垃圾清走。

4. “防止偷偷换东西”：写屏障

万一保洁员刚标完黑色，有顾客偷偷把商品换了（程序修改了对象引用）怎么办？

Go 用了"写屏障"技术，就像在货架旁装了监控：只要有人动了已经标记好的商品，立刻通知保洁员，确保盘点结果准确。

总结

Go 的垃圾回收机制核心是自动识别并回收不再使用的内存，其原理基于并发标记 - 清除算法：首先通过 “三色标记法” 追踪对象引用 —— 初始所有对象为白色（未检查），从根对象开始遍历，将可达对象标记为灰色（待处理），处理完所有关联引用后转为黑色（存活），剩余白色即为垃圾；标记阶段与用户程序并发执行，同时通过 “写屏障” 技术监控对象引用变化，防止标记过程中因引用修改导致的遗漏或误判。标记完成后进入清除阶段，回收所有白色对象内存并整理，供新对象分配使用。此外，结合分代回收思想，对新创建的短生命周期对象优先回收，减少对长期存活对象的扫描频率，显著降低 STW（Stop The World）时间。这一机制无需手动管理内存，兼具低延迟特性，是 Go 支持高并发场景的重要基础。