面试题：Go语言中Go内存分配器的主要组件有哪些

Question

请简要阐述Go内存分配器的主要组件及其在内存分配过程中的作用。

Answer 1

主要组件及其作用

1. mheap：
   • 作用：管理堆内存，它是Go运行时堆内存的核心管理者。mheap维护着不同大小的span列表，span是连续内存块的抽象。它负责从操作系统申请大块内存，然后将这些内存切割成合适大小的span，供其他组件分配使用。例如，当应用程序需要较大内存块时，mheap可以直接从其管理的span中分配一个合适大小的span给调用者。
2. mcentral：
   • 作用：每个mcentral对应一种大小类别的span，用于缓存闲置的span。它的主要功能是为mspan提供一个缓存池，当mspan被释放时，会被放入对应的mcentral中。当其他地方需要相同大小类别的span时，mcentral可以快速提供，避免了频繁向mheap申请新的span，提高了内存分配效率。比如，在频繁分配和释放相同大小对象的场景下，mcentral可以快速响应分配请求。
3. mspan：
   • 作用：表示一个连续的内存块，它可以包含一个或多个对象。mspan会记录它所管理内存块的状态，如哪些部分已被分配，哪些部分空闲。在内存分配时，mspan会从其空闲部分为对象分配内存空间。不同大小的对象会分配到不同大小的mspan中，通过这种方式实现对不同大小对象的高效管理。
4. mcache：
   • 作用：每个工作线程（M）都有一个mcache，它是线程本地缓存。mcache主要用于快速分配小对象，避免了每次小对象分配都要去竞争mcentral和mheap。当需要分配小对象时，mcache可以直接从自己的缓存中分配，只有当mcache中的内存不足时，才会向mcentral申请新的span。这大大减少了锁竞争，提高了多线程环境下的内存分配性能。