GO语言内存管理结构
文章目录
- 1、内存分区
- 1.1、栈（Stack）
- 1.2、堆（Heap）
- 2、堆内存管理结构
- 2.1、内存分配器（MCache → MArena → MSpan → MHeap）
- 2.2、大小分类（Size Class）
- 2.3、分配流程
- 3、垃圾回收（Go语言堆空间自动回收）
- 4、性能优化点
1、内存分区
Go 的内存主要分为两部分：栈（Stack）、堆（Heap）。
1.1、栈（Stack）
由编译器自动分配/释放，存储函数调用时的局部变量、参数、返回值等。
每个 Goroutine 有独立的栈（初始大小 2KB，可动态扩容/缩容）。
分配速度快（无需 GC 参与），但空间有限。
1.2、堆（Heap）
动态分配的内存（如 new、make 或逃逸分析的变量）。
由垃圾回收器（GC）自动管理，开发者无需手动释放。
分配速度较慢，但空间更大。
2、堆内存管理结构
Go 的堆内存通过多级缓存和分区策略高效管理：
2.1、内存分配器（MCache → MArena → MSpan → MHeap）
MCache（Per-P 缓存）：
1、每个逻辑处理器（P）绑定的本地缓存，存储小对象（≤32KB）的分配。
2、无锁分配，提高并发性能。
MSpan（内存块管理单元）：
1、一组连续的内存页（8KB 的倍数），按大小分类（如 8B、16B、…、32KB）。
2、通过 mspan 结构体管理，记录分配状态。
MArena（堆区抽象）：
1、将堆划分为多个 Arena（64位系统默认每个 64MB），用于大对象分配。
MHeap（全局堆）：
1、管理所有 MSpan，负责向操作系统申请/释放内存（通过 mmap 或 brk）。2、包含空闲列表（free 和 busy 链表）。
2.2、大小分类（Size Class）
将对象按大小分为约 70 个等级（如 8B、16B、24B…）。
每个等级对应固定的 MSpan，减少内存碎片。
2.3、分配流程
小对象（≤32KB）：
优先从当前 P 的 MCache 分配 → 不足时从 MHeap 获取新的 MSpan。
大对象（>32KB）：
直接从 MHeap 分配，绕过 MCache。
3、垃圾回收（Go语言堆空间自动回收）
Go 使用 三色标记-清除算法（并发标记 + STW 清扫）：
1、标记阶段：遍历可达对象（从根对象 Goroutine 栈、全局变量等出发）。
2、清除阶段：回收不可达对象的内存。
3、写屏障（Write Barrier）：保证并发标记时数据一致性。
4、分代策略：Go 1.12+ 引入局部代际优化（但非传统分代 GC）。
4、性能优化点
1、减少堆分配：避免指针逃逸、复用对象（如 sync.Pool）。
2、控制 GC 频率：调节 GOGC 环境变量（默认 100%）。
3、监控工具：
runtime.ReadMemStats 获取内存统计。
pprof 分析内存泄漏。
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