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运行时

归纳 Go 调度器、内存和运行时机制的面试知识点。

运行时

GMP 调度

角色含义
Ggoroutine，待调度的任务
M操作系统线程，实际执行代码
P执行 Go 代码所需的调度资源，带有本地运行队列等状态

M 执行普通 Go 代码前需要绑定 P。P 的本地队列存放可运行的 G。引入 P，可以分散全局队列的竞争，改善局部性，并让空闲 P 从其他 P 获取工作。

常见调度路径：

  • 新建 G 通常进入当前 P 的本地待运行结构。
  • 本地队列满时，把部分 G 转移到全局队列。
  • 本地无工作时，从全局队列取任务，或从其他 P 偷取工作（work stealing）；网络轮询也可能提供可运行的 G。
  • 调度器会定期检查全局队列以保证公平，不能把调度顺序背成固定的“本地 → 全局 → 偷取”。

image.png

GC

Go GC 的基本模型是并发标记—清扫：从根集合遍历可达对象，回收未标记的对象。业务 goroutine 在大部分标记、清扫阶段可以继续运行。

三色标记

颜色是对标记状态的抽象：

颜色含义
白尚未发现；标记结束后仍为白色的对象可回收
灰已发现，但其指针字段尚未扫描完
黑自身及其指针字段已扫描完

根集合包括全局变量、goroutine 栈中的指针，以及运行时持有的堆引用。从根发现对象并标灰，扫描灰对象时把它引用的白对象标灰，再把自身标黑，直到标记工作完成。

image.png

一个 GC 周期

  1. Sweep termination（STW）：暂停业务执行，必要时完成上一轮残余清扫，为标记做准备。
  2. Mark（并发）：启用写屏障，扫描根和堆中的可达对象；业务 goroutine 同时运行，必要时协助标记。
  3. Mark termination（STW）：确认标记完成，进行状态同步和收尾。
  4. Sweep（并发）：回收未标记对象，清扫也可能随内存分配按需进行。

所以“并发 GC”仍有 STW，主要出现在标记前后的两个阶段。

混合写屏障

并发标记时，业务代码会修改指针关系。例如把尚未发现的对象从未扫描区域移到已扫描对象下，可能让 GC 漏掉它。写屏障在指针写入时补充标记，防止可达对象被隐藏。

Go 混合写屏障结合删除屏障与插入屏障。源码给出的原理伪代码是：

writePointer(slot, ptr):
    shade(*slot)
    if current stack is grey:
        shade(ptr)
    *slot = ptr
  • 标记旧引用，防止它从堆中被移除后，只藏在尚未扫描的栈上。
  • 必要时标记新引用，防止白对象从栈移入已扫描的堆对象。
  • 栈扫描完成后保持黑色，避免在标记结束时再做一次大规模 STW 栈重扫。

这是解释屏障正确性的模型，实际实现还涉及批量处理和写屏障缓冲；不能据此认为所有指针写入都执行同一段检查。参见 混合写屏障源码。

参考