【go】简单理解梳理go的内存分配原理

Go 内存分配机制原理

Go 的内存分配机制设计非常精细，结合了多级缓存、对象池和垃圾回收等机制，以实现高并发下的高性能分配。

1. 整体内存结构

Go 程序启动时，运行时会向操作系统申请一大块连续内存区域（heap arena），这个区域主要被划分为三个部分：

• arena：主要用于实际存放用户对象；arena即为所谓的堆区，应用中需要的内存从这里分配。512G；arena区域划分成一个个的page，每个page为8KB,一共有512GB/8KB个页
• bitmap：主要用于 GC使用；16G
• spans：用来管理 arena 中的一段段页（page）资源。512M；spans区域存放span的指针，每个指针对应一个page，所以span区域的大小为(512GB/8KB)*指针大小8byte = 512M

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2. 多级分配体系：MCache、MCentral、MHeap

Go 的内存分配基于分级缓存结构，具体如下：

• MCache（线程本地缓存）
  每个 P（Processor）对应一个 MCache，是最靠近线程的分配器，分配最快，不需要加锁。

• MCentral（中心缓存）
  所有线程共享，负责按“大小类别（size class）”管理多个 span。
  当 MCache 缺资源时，从 MCentral 拉取新的 span。

• MHeap（堆）
  管理所有 span 和 page，从操作系统申请内存，提供大对象支持。
  MCentral 资源不足时，就会从 MHeap 拉取。

这是 “三级内存分配架构”，分别优化了不同粒度的分配效率与并发冲突。

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3. 内存分配流程简述！！！

当程序需要分配内存时：

1. 小对象（<32KB）：根据 size class 直接从 MCache 中拿对象；
2. 如果 MCache 没有，就从 MCentral 拉取 span；
3. 如果 MCentral 没有，就从 MHeap 获取 page，构造 span；
4. 大对象（≥32KB）：直接从 MHeap 分配整页，跳过缓存层。

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4. GC 与内存协同

Go 的垃圾回收器采用 并发三色标记-清除算法，与分配体系紧密协作：

• GC 通过 bitmap 和 span 表追踪对象；
• 在 GC 过程中会发生短暂的 STW（Stop-The-World）；
• 回收后的 span 会归还给 MCentral，再被重用。

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