关于 Golang GC 机制的一些细节：什么是根对象？GC 机制的触发时机？

关于 Golang GC 机制的一些细节：什么是根对象？GC 机制的触发时机？

之前我已经先后通过两篇文章对 Golang 的 GC 机制进行了介绍，主要包括 GC 的三色标记法以及 Golang GC 的写屏障，有兴趣的同学可以前往查看：

• 【每日八股】Golang篇（五）：垃圾回收
• Golang 的垃圾回收机制

通过本篇文章，我们继续深挖一下 Go 的 GC 机制当中的一些细节，比如什么是根对象？GC 触发的时机是什么时候？在深挖细节之前，我们不妨简单回顾一下三色标记法的工作流程。

简要回顾 Golang GC 三色标记法的工作流程

1. 在初始阶段，所有对象都会被标记为白色；
2. 从根对象出发，将所有根对象及其引用的对象标记为灰色，并放入到待处理队列当中；
3. 不断地从对头当中取出元素，并标记为黑色，同时将该元素引用的对象加入到待处理队列当中。

通过对第三步的待处理队列进行循环往复的检查，直到队列为空，当前存活的对象都将被标记为黑色，在 GC 期间新建的对象或新建立的引用关系先被标记为灰色。此时，所有白色的对象都是过期的对象，会被删除回收。

什么是根对象？

在面试当中如果被问到“能不能简单介绍一下 GC 原理”，我们介绍一下三色标记法的流程和写屏障机制，但如果面试官深挖：“三色标记法当中的根对象指的是什么？”，如果没有深挖过这部分细节，我们大概率是回答不上来的。

因此，我们首先深挖一下，GC 机制在开始时「从根对象出发将根对象及其引用标记为灰色并放入队列」当中的「根对象」指的到底是什么。

根对象是 GC 遍历的起点，所有从根对象直接或间接可达的对象都会被标记为存活，而不可达的对象会被回收。根对象主要包括：

• 栈上的对象：所有 Goroutine 栈上的变量（局部变量、参数等）；
• 全局变量：程序中的全局变量（存储在静态数据区）；
• 寄存器中的对象：当前执行的代码可能通过寄存器引用对象；
• 运行时数据结构：例如 runtime 包中的特殊对象。

上述根对象是第一批进入待处理队列的灰色对象，后续会递归地遍历它们引用的全部对象。如果在面试中被问到，能回答出：“Goroutine 栈上的对象，包括局部变量和参数，以及全局变量”就已经是比较完美的答案了，我们在学习 GC 机制时，至少要记住这两项是根对象的一部分。

GC 的触发时机？

和根对象一样，如果在面试时面试官深挖我们对 GC 的理解，可能会问到 GC 的触发时机有哪些，在此提前学习一下。

Golang 的 GC 是「并发标记-清扫」机制，触发条件由运行时动态决定，主要基于以下规则：

1. 自动触发：当堆当中存活的对象大小（Live Heap）达到上一次 GC 结束后对内存的某个比例时触发 GC，默认由环境变量 GOGC 控制（默认值为 100，即堆内存增长100%时触发，比如上次 GC 后堆内存为 100 MB，GOGC=100 时，堆内存达到 200 MB 时触发新一轮 GC）。
2. 手动触发：显式调用 runtime.GC() 强制触发一次完整的 GC，通常用于性能测试或内存泄露调试。
3. 系统监控强制触发：如果 Goroutine 长时间未执行 GC，系统监控会强制触发 GC，避免内存无限增长。
4. 其他特殊情况：内存分配器发现堆内存碎片化严重时，可能提前触发 GC。

在面试时如果我们能回答上来：“GC 有以下几种触发情况，第一种是在当前堆内存增长达到上一次 GC 触发后内存的某个比例时，自动触发，比例参数由 GOGC 控制，默认为 100%，比如上一次 GC 之后堆内存为 100 MB，此时如果堆内存增长到 200 MB，即增长了 100%，就会自动触发 GC。第二种是显式调用运行时函数来强制触发 GC。第三种是当 goroutine 检测到很长时间没有触发 GC 时，会触发 GC 以避免内存无线增长。最后一种情况是当堆内存碎片化严重时，会触发 GC。”当中的几条，就已经是很优秀的回答了。