Go内存管理之内存分配

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本篇是对以上内容的学习与记录：

Go运行时的内存分配算法主要源自 Google 为 C 语言开发的TCMalloc算法，全称Thread-Caching Malloc。核心思想就是把内存分为多级管理，从而降低锁的粒度。它将可用的堆内存采用二级分配的方式进行管理：每个线程都会自行维护一个独立的内存池，进行内存分配时优先从该内存池中分配，当内存池不足时才会向全局内存池申请，以避免不同线程对全局内存池的频繁竞争。


Go在程序启动时 先向操作系统申请一块内存，并将其分配到三个区域：

  • arena区域(512GB，64位操作系统)，即堆区，Go动态分配的内存都在该区域，其将内存分割成8KB大小的页，一些页组合起来称为mspan

  • bitmap区域(16GB)，标识arena区域哪些地址保存了对象，并用4bit标志位表示对象是否包含指针、GC标记信息。bitmap中一个byte大小的内存对应arena区域中4个指针大小（指针大小为 8B ）的内存，所以bitmap区域的大小是512GB/(4*8B)=16GB

  • spans区域(512MB)：存放mspan（arena分割的页组合起来的内存管理基本单元）的指针，每个指针对应一页，所以spans区域的大小就是512GB/8KB*8B=512MB。(除以8KB是计算arena区域的页数，而最后乘以8是计算spans区域所有指针的大小。创建mspan的时候，按页填充对应的spans区域，在回收object时，根据地址很容易就能找到它所属的mspan)

mspan 是Go内存管理的基本单元，mspan是由一片连续的8KB的页组成的大块内存。这里的页和操作系统本身的页不是一回事，它一般是操作系统页大小的几倍。即mspan是一个包含起始地址、mspan规格、页的数量等内容的双端链表

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Go里面的对象分配分为大对象、小对象、微对象。请详细介绍


在 Go 语言中，内存分配和管理是非常重要的，因为它直接影响了应用程序的性能。为了最大程度地提高应用程序的性能，Go 语言将对象分为三个不同的类别：大对象、小对象和微对象。

大对象（Large Objects）：size > 32KB

大对象是指大于 32KB 的内存分配。在 Go 中，大对象使用连续的内存块进行分配。在分配内存时，Go 运行时会将大对象分配在堆上。由于大对象需要大量的连续内存块，因此在分配大对象时可能会发生内存碎片问题。

小对象（Small Objects）：有指针 || 大小在16 Byte 到 32k Bytes之间

小对象是指小于 32KB 的内存分配。在 Go 中，小对象使用堆和栈进行分配。当分配小对象时，Go 运行时会将对象分配在栈上。当栈上的对象不再需要时，它们会自动被销毁。但是，当栈上的对象过多时，可能会导致栈溢出的问题。当对象太大时，Go 运行时会将对象分配在堆上。与大对象一样，小对象在分配时也可能会发生内存碎片问题。

微对象（Tiny Objects）：size < 16 Bytes && 没有指针

微对象是指非常小的内存分配，通常小于 16 字节。在 Go 中，微对象使用内部缓存进行分配。这个内部缓存被称为 Tcache。Tcache 可以存储一定数量的微对象，以避免频繁地进行内存分配和释放，从而提高性能。当 Tcache 中的微对象被用尽时，Go 运行时会将对象分配在堆上。

总的来说，Go 运行时会根据对象的大小和类型，选择最合适的内存分配方式。通过这种方式，Go 语言可以在不影响性能的情况下，提供高效的内存分配和管理。