Golang 内存管理和垃圾回收底层原理(一)

一、这篇文章我们来聊聊Golang内存管理和垃圾回收，主要注重基本底层原理讲解，进一步实战待后续文章

1、这篇我们来讨论一下Golang的内存管理
先上结构图
在这里插入图片描述

从图我们来讲Golang的基本内存结构，内存结构可以分为：协程缓存、中央缓存和页堆，还有底层的虚拟内存，虚拟内存我们不用太关心，可以看成操作系统那一层面的内容。

其实看到Golang的内存结构，其实和操作系统的内存管理的道理是相同的。

为什么需要在协程基本上设立一个缓存区域？

目的就是为了访问加速，让一部分内存单元直接属于某个协程。如果没有这种协程缓存，每个协程都从公共的中央缓存中，抢占内存单元，会发生很多资源抢占、并发安全问题，得不偿失。

那么中央缓存是干啥的，图我们可以看到中央缓存是有多个的，为了便于理解（如有错误，请评论区指正），笔者表述为每个中央缓存都会统一管理某个类别下的内存管理单元，一个类别或者说某个中央缓存下，可能包含了多个协程需要的内存单元。

对于每个中央缓存的内存单元，属于该类别的协程来申请内存单元时，申请是要加锁的，可以一个看到共性，对于公共区域，为了保证访问的一致性，对于资源的占用，都是要加锁的。

那么这里就会有一个问题，这些内存单元是如何进行管理的，总不可能看到一个内存单元，看一下他能不能用吧？这太傻了吧。

所以，在各级别缓存中，对于内存管理单元，分为空闲内存单元和已使用的内存单元区域，在每个类别区域下，根据内存单元大小进行分类，每个类别下构成一个以内存单元为节点的单链表。那么协程申请内存的时候，其实是需要根据你申请的对象大小，来决定你的内存单元是从协程缓存、中央缓存和页堆的哪个进行分配。后续我们再讲这个问题。

那页堆是干嘛的，如果你是学过Java，也可以直接理解成堆，不过既然是讲Golang，我们给出一个稍微规范一点的定义，他就是管理全局内存单元的，所有内存单元都来自于页堆。

前面我们已经说了，内存管理单元在各级内存空间中，是如何进行管理的，那么申请一个对象是如何申请的，笔者给一个口语化理解

Golang申请内存单元的行为，根据申请内存大小分为了微小大对象，针对大对象(32KB以上)的内存分配可能直接申请页堆的内存管理单元，微、小对象可以在协程缓存或中央缓存进行申请，如果上一级内存空间不足时，会向下一级内存空间申请内存管理单元，这里说的级别是协程缓存、中央缓存和页堆，级别从左到右依次递增。从中央缓存开始，申请内存单元时要加锁的。