面试题：Go语言中写屏障的基本作用是什么

Question

请简要阐述Go语言写屏障在垃圾回收机制中的基本作用，以及它如何保障垃圾回收过程中对象引用关系的正确性。

Answer 1

写屏障在Go语言垃圾回收机制中的基本作用

1. 三色标记法辅助：Go语言垃圾回收采用三色标记法，写屏障是该算法的重要辅助机制。三色标记法将对象分为白色（未被标记）、灰色（自身被标记，但子对象未全部标记）、黑色（自身和子对象都被标记）。写屏障的作用是在对象引用关系发生变化时，确保标记过程的正确性，防止出现对象丢失（本应被回收的对象未被回收）或错误回收（不应被回收的对象被回收）的情况。
2. 保证可达性分析准确性：在垃圾回收标记阶段，程序仍在运行，对象引用关系可能动态变化。写屏障通过记录这些变化，确保垃圾回收器能够准确识别所有可达对象，从而正确区分存活对象和可回收对象。

写屏障保障对象引用关系正确性的方式

1. 插入写屏障：
   • 原理：当一个对象（假设为A）被赋值给另一个对象（假设为B）的字段，从而创建新的引用关系时，插入写屏障将新引用的对象（A）标记为灰色。这样就保证了即使在标记过程中创建了新的引用关系，新引用的对象也会被垃圾回收器注意到并最终被标记为存活对象（如果它确实是可达的）。
   • 举例：假设有对象B，原本没有指向对象A的引用，在程序运行过程中执行B.Field = A，插入写屏障会将A标记为灰色，确保A在后续标记过程中不会被误判为不可达。
2. 删除写屏障：
   • 原理：当一个对象（假设为A）的引用从另一个对象（假设为B）的字段中移除时，删除写屏障会将被移除引用的对象（A）的所有父对象（如果存在）标记为灰色。这样做是为了确保即使某个对象失去了直接引用，但如果它通过其他路径仍然可达，垃圾回收器能够重新发现它。
   • 举例：原本对象B的字段指向对象A，执行B.Field = nil移除对A的引用，删除写屏障会将A的父对象（如果有）标记为灰色，防止A被错误地当作垃圾回收。
3. 混合写屏障：
   • 原理：结合了插入写屏障和删除写屏障的特点。在垃圾回收的标记阶段，对新分配的对象直接标记为黑色，减少灰色对象队列的压力，提高标记效率；对于对象引用的修改，采用类似插入写屏障的方式，将新引用的对象标记为灰色。
   • 优势：在保证对象引用关系正确性的同时，提升了垃圾回收的性能，减少了垃圾回收对应用程序性能的影响。