3.9 Golang堆管理

1. 堆是什么

空间大，数据存放时间较长。堆在低地址，从低地址向高地址增长
分配：程序员手动分配
回收：GC Go的内存管理是runtime，也就是说并不是每次内存分配都需要进行系统调用。采用的算法是TCMalloc算法，即Thread-Caching Malloc。他把可用的堆内存分成两级：每个线程自行维护自己独立的内存池，进行内存分配时优先从该内存池中分配，当内存池不足时才会向全局内存池申请，以避免不同线程对全局内存池的频繁竞争

2026 注：这里记录的是旧版 runtime 的实现理解。当前 mcache 是 per-P，不是 per-thread；下面固定的 arena / bitmap 大小也属于旧实现细节。

2. 堆内存

Go启动时会向操作系统申请内存，内存划分如下

arena：堆区，Golang动态分配的内存都在这里。
- 总大小为512GB，以8KB为一页
bitmap：标识arena区域哪些地址保存了对象，并表示对象是否包含指针、GC标记信息
- 由于bimap每一个B对应arena的一个指针，指针大小为8B*4=32B，而arena区域总大小为512GB，所以得出bitmap区域大小为512GB/32B=16GB
spans：存放mspan的指针
- 由于spans的每个指针对应spans的每一页，arena区总页数为512GB/8KB，也就是总指针数，每个指针为8B4=32B，那么大小为512GB/8KB8B*4

3. 内存管理单元

mspan：内存管理的基本单元
- 由连续的页组成
- 按照Size Class的大小分成若干个object，每个object可存储一个对象。

4. 内存分配器

4.1. mcache

每个工作线程都会绑定一个mcache，本地缓存可用的mspan资源，这样就可以直接给Goroutine分配，因为不存在多个Goroutine竞争的情况，所以不会消耗锁资源。

4.2. mcentral

当工作线程的mcache中没有合适（也就是特定大小的）的mspan时就会从mcentral获取。被所有的工作线程共同享有，存在多个Goroutine竞争的情况，因此会消耗锁资源为所有mcache提供切分好的mspan资源。每个central保存一种特定大小的全局mspan列表，包括已分配出去的和未分配出去的。

4.3. mheap

代表Go程序持有的所有堆空间，Go程序使用一个mheap的全局对象_mheap来管理堆内存。当mcentral没有空闲的mspan时，会向mheap申请。而mheap没有资源时，会向操作系统申请新内存

5. 逃逸分析

逃逸分析.md

6. 内存分配流程

根据逃逸分析.md的结果能在栈上分配就在栈上，否则考虑堆根据对象的大小，分成三类：小对象（小于等于16B）、一般对象（大于16B，小于等于32KB）、大对象（大于32KB）。

32KB 的对象，直接从mheap上分配；
<=16B 的对象使用mcache的tiny分配器分配；
(16B,32KB] 的对象，首先计算对象的规格大小，然后使用mcache中相应规格大小的mspan分配；
- 如果mcache没有相应规格大小的mspan，则向mcentral申请
- 如果mcentral没有相应规格大小的mspan，则向mheap申请
- 如果mheap中也没有合适大小的mspan，则向操作系统申请

go内存管理