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本文基于 Go 1.13。

在某些垃圾回收器算法中，“停止世界”(Stop the World: STW，下同)是跟蹤內存使用最重要的階段，它會停止程序的執行，以掃描內存使用，并添加寫障礙。讓我們回顧一下它在內部如何工作，以及它可能面臨的潛在問題。

停止世界(Stop the world)

停止程序意味著停止所有正在運行的 goroutine。下面是一個執行 STW 的簡單程序：

func main() { 
   runtime.GC() 
} 

運行垃圾回收器，將觸發 STW 兩個階段。

有關垃圾回收器周期的更多信息，建議閱讀我的另外一篇文章 “Go：垃圾收集器如何標記內存? ① ”

第一步：搶占所有正在運行的 goroutine：

goroutine 搶占

一旦 goroutine 被搶占，它們將在安全點停止。同時，P 處理器將(正在運行的代碼或在空閑列表)被標記為已停止，以不運行任何代碼：

P 標記為已停止

然后，Go 調度程序將運行，將每個 M 與其 P 各自分離，并將其放入空閑列表中：

M 已移至閑置清單

關于在每個上運行的 goroutine M，它們將在全局隊列中等待：

Goroutine 在全局隊列中等待

然后，一旦世界停止了，只有唯一活動的 goroutine 才能安全地運行，并在工作完成后啟動整個世界。下面跟蹤圖將有助于理解此階段發生在何時：

跟蹤 “ STW”階段

系統調用

“STW”階段也可能會影響系統調用，因為它們可能會在 STW 時返回。讓我們以一個密集執行系統調用的例子，并查看其如何處理：

func main() { 
   var wg sync.WaitGroup 
   wg.Add(10) 
   for i := 0; i < 10; i++ { 
      go func() { 
         http.Get(`https://httpstat.us/200`) 
         wg.Done() 
      }() 
   } 
   wg.Wait() 
} 

這是跟蹤：

STW 階段，系統調用正在結束。但是，由于沒有可用 P(如上一節所述，它們都被標記為已停止)，goroutine 將被放入全局隊列，并在世界恢復時稍后運行。

延遲時間

“STW” 第三步涉及將所有 M 與其 P 分離。但是，Go 將等待它們自行停止：在調度程序運行時，在 syscall 調用中等。等待 goroutine 被搶占應該很快，但是在某些情況下，可能會導致某些延遲。讓我們以一個極端的情況為例：

func main() { 
   var t int 
   for i := 0;i < 20 ;i++  { 
      go func() { 
         for i := 0;i < 1000000000 ;i++ { 
            t++ 
         } 
      }() 
   } 
 
   runtime.GC() 
} 

在這里，“ Stop the World”階段需要 2.6 秒：

沒有函數調用的 goroutine 將不會被搶占，并且 P 在任務結束之前不會被釋放。這將迫使“STW”等待。有幾種解決方案可改善循環中的搶占，有關此方面的更多信息，建議閱讀我另外一篇文章“ Go：Goroutine和搶占 ②”。

相關鏈接：

1. https://medium.com/a-journey-with-go/go-how-does-the-garbage-collector-mark-the-memory-72cfc12c6976
2. https://medium.com/a-journey-with-go/go-goroutine-and-preemption-d6bc2aa2f4b7