内存管理与垃圾回收#
在谈go内存管理和回收的时候，我们需要知道这主要指的是对 堆内存 的管理与回收！千万不要混淆栈和堆！
c/c++的堆内存管理是由开发者控制的，也就是说需要人为的申请、释放内存空间，这种动态内存的生命周期有程序员决定。例如使用 malloc分配堆内存,free释放内存空间。go语言抛弃了c/c++这种方式，而是采用主动申请与主动释放，增加了逃逸分析和GC，将开发者从内存管理中释放出来，让开发者有更多的精力去关注软件设计，而不是底层的内存问题。这种设计确实解放的程序员的工作量，但是对于go这种号称高性能的语言来说，却是一种“负担”。
在 golang 垃圾回收机制一直被诟病并且一直在改进。目前是采用的方式是“三色标记 + 写屏障”的方式。三色标记作为“标记-清除”算法的一种，存在着“标记-清除”算法的缺点 STW 问题( stop the world )。这些都是老生常谈了，那么下面咱们系统地说明这些问题。
1.内存#
内存是啥？你确定你了解内存吗？理解内存对go的内存管理与垃圾回收很重要！下面我们会从虚拟内存、栈和堆，以及堆内存的管理等作出阐述。
1.1 物理内存与虚拟内存#
内存，作为计算机存储器的重要组成部分之一。在访问者看来，内存是由M个字节组成的数组，每个字节都有一个唯一的地址(这个地址就是物理地址)。他的访问方式和数组相同，第一个地址为0，依次是2，3，4，……M-1。也就是说，它是一个物理连续的空间，一旦知道地址就可以快速的取出内容，这种访问就是物理寻址。如图所示：
在计算机发展早期，这种物理寻址的方式很常见。但现在的计算机普遍采用的是虚拟寻址。
2.内存管理#
2.1 栈内存与堆内存#
内存其实也是分‘区域’的。如：内核虚拟空间、栈内存、堆内存等等
那么在内存回收方面，栈内存与堆内存的不同：
栈内存：由程序自动向操作系统申请分配以及回收，速度快，使用方便，但程序员无法控制。若分配失败，则提示栈溢出错误
堆内存：程序员向操作系统申请一块内存，分配的速度较慢，地址不连续，容易碎片化。此外，由程序员申请，同时也必须由程序员负责销毁，否则则导致内存泄露。
也就是说，分配在栈内存的变量不需要人为的干预，分配在堆内存的变量是可以人为干预的。换一种说法，进行适合的人为干预，可以对程序的性能进行提升，相反则可能影响程序的性能。
2.2 go如何实现内存管理的#
由上面阐述，可以知道 c/c++ 的 malloc 申请的变量分配到堆内存上。那么go是不是也分配到堆内存上呢？不完全是。go有可能把变量分配堆内存上，也有可能分配到栈内存上。那么什么情况下会把变量分配到堆内存、什么情况分配到栈内存呢？
变量存储在堆上还是栈上由内部实现决定，与语法是无关的。Golang编译器决定变量应该分配到什么地方时会进行逃逸分析(逃逸分析是编译器用来确定由程序创建的值所处位置的过程)。具体来说，编译器执行静态代码分析，以确定是否可以将值放在构造函数的栈(帧)上，或者该值是否必须“逃逸”到堆上。
如果可能的话，golang编译器会函数的局部变量分配到栈内存上，但对于非常大的局部变量也会被分配到堆内存上。对于一些变量，编译器无法确定在函数return之后还会不会被利用的话，这些变量会被分配到堆内存上。
2.3.1 tcmalloc#
golang的内存管理是基于tcmalloc的。不妨先了解一下 tcmalloc。
tcmalloc是google推出的一种内存分配器，常见的内存分配器还有glibc的ptmalloc和google的jemalloc。相比于ptmalloc，tcmalloc性能更好，特别适用于高并发场景。
tcmalloc分配的内存主要来自两个地方：全局缓存堆和进程的私有缓存。
对于一些小容量的内存申请试用进程的私有缓存，私有缓存不足的时候可以再从全局缓存申请一部分作为私有缓存。对于大容量的内存申请则需要从全局缓存中进行申请。而大小容量的边界就是32k。缓存的组织方式是一个单链表数组，数组的每个元素是一个单链表，链表中的每个元素具有相同的大小。
2.3.2 go的内存分配#
todo：go的内存分配过程，稍后说明
3.垃圾回收#
由几个问题开始下面的话题。
问题一：什么是垃圾？
程序在运行过程中，那些曾经申请在堆上存储，并且后续不再使用的对象，就是垃圾，我们需要把它所占用的内存释放掉。
问题二：谁来回收垃圾？
垃圾是在堆内存中存储的，而堆内存实际由用户程序进行管理的，垃圾自然由用户程序进行回收，操作系统不会“帮忙”回收。如果用户程序不进行垃圾回收，那么堆内存空间迟早会被消耗一空。
问题三：回收垃圾容易实现吗？
垃圾回收的算法有很多，无论哪种算法都需要解决两个问题
- 如何判断某对象是否是垃圾
- 对垃圾的回收
3.1 业内常见的垃圾回收算法#
业内常见的垃圾回收算法
- 引用计数
原理：每一个对象都维护一个引用计数，每增加一个对此对象的引用，引用计数加1；减少引用，引用计数减1。当对象的引用计数为0的时候，也就意味着该对象没有被引用了，可以被视为垃圾，进行回收。
语言：python
存在的缺陷： 循环引用问题。也就是两个无用的对象，相互引用，造成两个对象的引用计数不能为0，不可进行回收。
- 标记-清除
原理：首先将用户程序挂起；然后将所有的对象，进行标记(即进行判断是否是垃圾，使得垃圾与其他对象进行区分)；再然后进行清除垃圾。这样可以解决引用计数的循环引用问题
语言：golang、python
存在的缺陷：用户程序挂起，也就是STW问题(stop the world)，虽然go一直在优化GC，但也只是尽量缩短STW的时间。目前尚没有方法决绝STW问题。
- 分代回收
原理：认为，存在时间长的对象被继续使用的可能性要大一些，而存在时间短的继续被使用的可能性要小一些。根据这种思想，按照对象生命周期长短划分不同的代，不同代有不能的回收算法和回收频率(被回收可能性的代回收频率越高，理论上说生命周期越长的对象被回收频率越低)
语言：java
存在的缺陷：算法实现复杂
3.2 go的垃圾回收#
go的垃圾回收是采用的三色标记法+写屏障的方式。三色标记法是“标记-清除”算法的一种。
3.2.1 三色标记#
3.2.2 写屏障#
todo 未完待续。。。