Go GC：三色标记，并发还要正确

动机：自动回收，又不能长时间停全世界。 Go 程序不停分配、从不手动 free，runtime 必须自己找出垃圾。笨办法是全停下来，走一遍所有可达对象，剩下的全 free，但长停顿就是长跑服务的延迟毛刺。所以 Go 一边让程序跑、一边并发标记，整个设计都是为了让并发标记不出错。

三色：没看、半看、全看。 所有对象起手都是白色，意思是未访问、候选回收。根（全局变量、栈上的指针、寄存器）先染成灰色。灰色是已访问、子对象还没扫完；黑色是已访问、子对象全扫完了。标记就是不断取一个灰对象，把它的子对象染灰，再把它自己变黑，直到没有灰对象为止。最后还白着的，就是不可达的垃圾。白灰黑正好对应没看、半看、全看。

三色不变式，以及并发怎么破坏它。 强不变式是：黑对象不能直接指向白对象。如果标记时这条一直成立，就不会漏标活对象。但标记时程序还在改指针，两种改动凑在一起就破了它：一个黑对象新指了一个白对象，同时这个白对象唯一的另一条路被删了。白对象还活着，但已经没有灰对象能通向它，标记结束都没访问过它，就会被当成垃圾 free 掉。这就是整个设计要防的致命错误。弱不变式也值得知道：黑对象指白对象可以，但这个白对象必须同时经由某个灰对象可达，也就是有灰色保护路径通向它。屏障的活，就是让弱不变式在任何时候都成立。

写屏障：写指针时介入。 标记期间每次写指针，屏障都跑一遍。插入屏障是：黑对象新指白对象时，把白对象染灰。删除屏障是：指针被覆盖或删除时，把旧目标染灰，防那是通向它的最后一条路。Go 用的是两者混合：堆上的写走屏障，栈上的写不走屏障，靠终止停顿重扫栈来兜底。屏障的活就一句话：还活着的白对象，不能在标记结束时还是没看过的。

STW 只发生在两端。 标记开始先短停一次：开写屏障、把根染灰。然后并发标记，程序照跑。标记结束再停一次：重扫根和栈、关写屏障、算下次触发点。两次停顿之外全是并发跑。这两次停顿的长度，就是长跑服务延迟毛刺的来源。

标记完了：清扫。 白对象被回收，内存拿回去复用。清扫本身也可以跟程序并发跑，不用再停一次。

GOGC：调的是触发点，不是算法。 GOGC 定的是上次回收后堆能长多少才触发下次：下次触发点等于上次存活堆乘以一加 GOGC 除以一百。默认 100 就是堆可以翻倍才触发下次。GOGC 大，回收次数少、内存多；GOGC 小，回收勤、内存少。它调的是回收频率和内存的 tradeoff，别的东西都不管。旁边还可以再设一个软上限 GOMEMLIMIT。

标记分摊在 P 上。 标记任务由 P 上的 worker 分担，分配太快、标记跟不上时，分配的 goroutine 会被拉去辅助标记：先干一部分标记活，再继续分配。分配者替标记买单，标记就不会被分配甩在后面。

生产注记。 长跑后端里 GC 相关的延迟毛刺，根子就是那两次停顿和标记跟不上分配。常规手段按顺序是：调 GOGC 和 GOMEMLIMIT、减少分配、别把堆养得太大。