Golang面试前三夜准备

31. Go的对象在内存中是怎样分配的

Go中的内存分类并不像TCMalloc那样分成小、中、大对象，但是它的小对象里又细分了一个Tiny对象，Tiny对象指大小在1Byte到16Byte之间并且不包含指针的对象。

小对象和大对象只用大小划定，无其他区分。

大对象指大小大于32kb.小对象是在mcache中分配的，而大对象是直接从mheap分配的，从小对象的内存分配看起。

Go的内存分配原则:

Go在程序启动的时候，会先向操作系统申请一块内存（注意这时还只是一段虚拟的地址空间，并不会真正地分配内存），切成小块后自己进行管理。

申请到的内存块被分配了三个区域，在X64上分别是512MB，16GB，512GB大小。

arena区域就是我们所谓的堆区，Go动态分配的内存都是在这个区域，它把内存分割成8KB大小的页，一些页组合起来称为mspan。

bitmap区域标识arena区域哪些地址保存了对象，并且用4bit标志位表示对象是否包含指针、GC标记信息。bitmap中一个byte大小的内存对应arena区域中4个指针大小（指针大小为 8B ）的内存，所以bitmap区域的大小是512GB/(4*8B)=16GB。

此外我们还可以看到bitmap的高地址部分指向arena区域的低地址部分，这里bitmap的地址是由高地址向低地址增长的。

spans区域存放mspan（是一些arena分割的页组合起来的内存管理基本单元，后文会再讲）的指针，每个指针对应一页，所以spans区域的大小就是 512GB/8KB*8B=512MB。

除以8KB是计算arena区域的页数，而最后乘以8是计算spans区域所有指针的大小。创建mspan的时候，按页填充对应的spans区域，在回收object时，根据地址很容易就能找到它所属的mspan。

32. 栈的内存是怎么分配的

栈和堆只是虚拟内存上2块不同功能的内存区域：

• 栈在高地址，从高地址向低地址增长。
• 堆在低地址，从低地址向高地址增长。栈和堆相比优势：

栈的内存管理简单，分配比堆上快。

• 栈的内存不需要回收，而堆需要，无论是主动free，还是被动的垃圾回收，这都需要花费额外的CPU。
• 栈上的内存有更好的局部性，堆上内存访问就不那么友好了，CPU访问的2块数据可能在不同的页上，CPU访问数据的时间可能就上去了。

33. 堆内存管理怎么分配的

通常在Golang中,当我们谈论内存管理的时候，主要是指堆内存的管理，因为栈的内存管理不需要程序去操心。

堆内存管理中主要是三部分, 1.分配内存块，2.回收内存块, 3.组织内存块。

一个内存块包含了3类信息，如下图所示，元数据、用户数据和对齐字段，内存对齐是为了提高访问效率。下图申请5Byte内存的时候，就需要进行内存对齐。

释放内存实质是把使用的内存块从链表中取出来，然后标记为未使用，当分配内存块的时候，可以从未使用内存块中有先查找大小相近的内存块，如果找不到，再从未分配的内存中分配内存。

上面这个简单的设计中还没考虑内存碎片的问题，因为随着内存不断的申请和释放，内存上会存在大量的碎片，降低内存的使用率。为了解决内存碎片，可以将2个连续的未使用的内存块合并，减少碎片。

想要深入了解可以看下这个文章,《Writing a Memory Allocator》.

35. 在Go函数中为什么会发生内存泄露

通常内存泄漏，指的是能够预期的能很快被释放的内存由于附着在了长期存活的内存上、或生命期意外地被延长，导致预计能够立即回收的内存而长时间得不到回收。

在 Go 中，由于 goroutine 的存在，因此,内存泄漏除了附着在长期对象上之外，还存在多种不同的形式。

• 预期能被快速释放的内存因被根对象引用而没有得到迅速释放.

当有一个全局对象时，可能不经意间将某个变量附着在其上，且忽略的将其进行释放，则该内存永远不会得到释放。

• goroutine 泄漏

Goroutine 作为一种逻辑上理解的轻量级线程，需要维护执行用户代码的上下文信息。在运行过程中也需要消耗一定的内存来保存这类信息，而这些内存在目前版本的 Go 中是不会被释放的。

因此，如果一个程序持续不断地产生新的 goroutine、且不结束已经创建的 goroutine 并复用这部分内存，就会造成内存泄漏的现象.

例如:

func main() {
 for i := 0; i < 10000; i++ {
  go func() {
   select {}
  }()
 }
}