解密 Go 内存管理单元：9 张图带你轻松吃透

导读

要想深入了解 Go 语言的内存管理实现，绕不开「Go 内存管理单元 mspan」。本文将通过 9 张直观图表，带你层层深入，揭开 mspan 的神秘面纱，全面解析其内部运作机制。

第 1 张图：Go 内存布局

Go 的内存按页（page）组织，每个页包含 8KB 的连续地址空间。内存分为三个区域：栈、堆和 BSS 段。

第 2 张图：页的组成

页由以下几个部分组成：

• 对象： 实际存储数据的对象。
• 空闲列表： 管理页中可用空间的双向链表。
• 其他元数据： 记录页的类型、大小和分配信息。

第 3 张图：mspan 的结构

mspan 是一个内存管理单元，用于管理连续的一组页。它包含以下信息：

• 指向页的指针： 一个双向链表，连接 mspan 管理的所有页。
• 其他元数据： 记录 mspan 的大小、分配信息和统计数据。

第 4 张图：mspan 的分配

当需要分配内存时，Go 会从 mspan 中分配页。分配过程涉及以下步骤：

1. 从 mspan 的空闲列表中取出一个页。
2. 将页的分配位标记为已用。
3. 更新 mspan 的元数据以反映分配。

第 5 张图：mspan 的回收

当对象不再使用时，Go 会将它们从 mspan 中回收。回收过程涉及以下步骤：

1. 将对象的分配位标记为未用。
2. 将页添加到 mspan 的空闲列表。
3. 更新 mspan 的元数据以反映回收。

第 6 张图：指针的表示

Go 中的指针指向 mspan 中的对象。指针包含以下信息：

• base： mspan 的起始地址。
• offset： 对象在 mspan 中的偏移量。

第 7 张图：垃圾回收

Go 的垃圾回收器负责回收不再使用的对象。它通过标记-清除算法工作：

• 标记： 标记所有可达对象（从根对象开始）。
• 清除： 回收未标记的对象（即垃圾）。

第 8 张图：性能优化

了解 mspan 可以帮助你优化 Go 程序的性能。以下是一些技巧：

• 尽量避免频繁分配和释放对象。
• 使用内存池来重用对象。
• 使用结构体而不是切片来存储数据。

第 9 张图：结论

通过理解 mspan，你可以深入了解 Go 的内存管理机制。这可以帮助你编写更健壮、更高效的 Go 程序。