这段时间在看Java和Go的垃圾回收机制，趁着这个机会我总结了一下常见的GC算法。分别是：引用计数法、Mark-Sweep法、三色标记法、分代收集法。

引用计数法

原理是在每个对象内部维护一个整数值，叫做这个对象的引用计数，当对象被引用时引用计数+1，当对象不被引用时引用计数-1。当引用计数为0时，自动销毁对象。 目前引用计数法主要用在c++标准库的 std::shared_ptr 、微软的 COM 、Objective-C 和PHP 中。 但是引用计数法有个缺陷就是不能解决循环引用的问题。循环引用是指对象 A 和对象 B 互相持有对方的引用。这样两个对象的引用计数都不是 0 ，因此永远不能被收集。 另外的缺陷是，每次对象的赋值都要将引用计数+1，增加了消耗。 Mark-Sweep法（标记清除法）

这个算法分为两步，标记和清除。

• 标记：从程序的根节点开始， 递归地 遍历所有对象，将能遍历到的对象打上标记。
• 清除：讲所有未标记的的对象当作垃圾销毁。

如图所示，但是这个算法也有一个缺陷，就是人们常常说的 STW 问题（Stop The World）。因为算法在标记时必须暂停整个程序，否则其他线程的代码可能会改变对象状态，从而可能把不应该回收的对象当做垃圾收集掉。 当程序中的对象逐渐增多时，递归遍历整个对象树会消耗很多的时间，在大型程序中这个时间可能会是毫秒级别的。让所有的用户等待几百毫秒的 GC 时间这是不能容忍的。 注意：Go 1.5以前使用的就是标记清除算法

三色标记法

三色标记法是传统 Mark-Sweep 的一个改进，它是一个并发的 GC 算法。 原理如下：

1. 首先创建三个集合：白、灰、黑。
2. 将所有对象放入白色集合中。
3. 然后从根节点开始遍历所有对象（注意这里并不递归遍历），把遍历到的对象从白色集合放入灰色集合。
4. 之后遍历灰色集合，将灰色对象引用的对象从白色集合放入灰色集合，之后将此灰色对象放入黑色集合
5. 重复 4 直到灰色中无任何对象
6. 通过write-barrier检测对象有变化，重复以上操作
7. 收集所有白色对象（垃圾）

过程如上图所示，这个算法可以实现on-the-fly，也就是在程序执行的同时进行收集，并不需要暂停整个程序。 但是也会有一个缺陷，可能程序中的垃圾产生的速度会大于垃圾收集的速度，这样会导致程序中的垃圾越来越多无法被收集掉。 使用这种算法的是Go 1.5、Go 1.6。

分代收集

分代收集也是传统Mark-Sweep的一个改进。这个算法是基于一个经验：绝大多数对象的生命周期都很短。所以按照对象的生命周期长短来进行分代。 一般GC 都会分三代，在Java中称之为新生代（Young Generation）、年老代（Tenured Generation）和永久代（Permanent Generation）；在 .NET 中称之为第0代、第1代和第2代。 原理如下：

• 新对象放入第 0 代
• 当内存用量超过一个较小的阈值时，触发 0 代收集
• 第 0 代幸存的对象（未被收集）放入第 1 代
• 只有当内存用量超过一个较高的阈值时，才会触发 1 代收集
• 2 代同理 因为 0 代中的对象十分少，所以每次收集时遍历都会非常快（比 1 代收集快几个数量级）。只有内存消耗过于大的时候才会触发较慢的 1 代和 2 代收集。 因此，分代收集是目前比较好的垃圾回收方式。使用的语言（平台）有 jvm、.NET 。 —

  总结下Go 的 GC

• Go语言在 1.3 以前，使用的是比较蠢的传统 Mark-Sweep 算法。
• 1.3 版本进行了一下改进，把 Sweep 改为了并行操作。
• 1.5 版本进行了较大改进，使用了三色标记算法。Go 1.5 在源码中的解释是“非分代的、非移动的、并发的、三色的标记清除垃圾收集器” Go 除了标准的三色收集以外，还有一个辅助回收功能，防止垃圾产生过快收集不过来的情况。这部分代码在 runtime.gcAssistAlloc 中。 但是 Go 并没有分代收集，所以对于巨量的小对象还是不擅长的，会导致整个 mark 过程十分长，在某些极端情况下，甚至会导致 GC 线程占据 50% 以上的 CPU。 因此，当程序由于高并发等原因造成大量小对象的GC问题时，最好可以使用 sync.Pool 等对象池技术，避免大量小对象加大 GC 压力。