go协程栈底层讲解

前面几章内容
(一) go协程栈底层讲解
(二) go的堆内存结构分析
(三) 高级语言垃圾回收思路和如何减少性能影响原理分析

本节主要分为三节讲解栈内存（go中的协程栈、调用栈）、堆内存、go中的垃圾回收底层相关知识
这几节知识和go语言在高并发特性息息相关，所以很值得分析分析，同时也能大佬们在设计程序语言时的思想

1. go的栈在堆上？

1.1 go 协程栈的作用

我们之前学习go的协程栈时，有一个程序内部的示意图，也就是下面这个样子。整体区域就是go中的栈区（RAM stack），里面是放go的栈内存的，中间的小块是放go一个协程的协程栈，我们之前学到，一个协程栈的第一个方法是goexit() ，它是为了退出之后重新进行调度用户方法的，后面的就是用户的一个一个方法了。

协程除了上面能记录协程执行的路径，另外还能存储一些信息，比如局部变量、函数传参、函数的返回值。这些都与c/c++ 类似。

小结一下：go 协程栈的作用

• 协程的执行路径 （do1—>do2）
• 局部变量
• 函数传参
• 函数返回值

1.2 go 协程栈的位置

• go 的协程栈位于go 的堆内存上
• go堆内存位于操作系统的虚拟内存上（这里是操作系统为每一个进程分配的虚拟内存，不是物理机中虚拟内存的概念）

1.3 go 协程栈结构

有这么一段代码， 我们来分析一下里面的协程栈结构

1. 主协程栈

2. 通过runtime.main 进入用户的main，这里的main.main 需要开多大，是由编译器分析的

3. 填入程序的参数，其中函数参数进入栈帧是最后一个参数开始的

4. 程序执行的过程步骤

1.4 参数传递

从上面的例子分析

1. Go 使用参数拷贝传递（值传递）
2. 传递结构体时： 会拷贝结构体中的全部内容(所以在使用结构体时，尽量用指针，虽然也是拷贝传递，但是是拷贝的地址，大大减少了拷贝效率)

1.5 小结

1. 协程栈记录了协程的执行现场
2. 协程栈还负责记录局部变量，传递参数和返回值
3. Go 使用参数拷贝传递

1.6 思考

由于每个协程栈是紧挨着的（下面示意图），那么问题来了

协程栈不够大怎么办？ 如果当中有一个协程栈不够大，但是下面有其他的协程栈，这时应该怎么办？

通过资料发现，这些情况能导致协程栈大

1. 本地变量太大
2. 栈帧太多（递归层数过多）（在c中就是栈溢出错误）

2. 协程栈不够大怎么办呢

紧接着上一节的思考，学习这一章节

在go 中协程栈只有2k-4k， 不能和线程的栈大小比（线程用兆M为单位计算的）

下面通过两个主要原因进行分析学习

2.1 局部变量太大

局部变量太大往往会出现逃逸现象，我们针对逃逸现象进行分析

什么是逃逸分析呢？

简单来说： 变量是由栈上-----> 堆上（在java语言中貌似也有）

不是所有的变量都能放在协程栈上（下面是里两个原因）

1. 栈帧回收后，需要继续使用的变量
2. 太大的变量

在逃逸分析，我们需要分析下面三个具体的原因：

• 指针逃逸
• 空接口逃逸
• 大变量逃逸

2.1.1 指针逃逸

指的是： 本应该是局部变量的，但是返回给了返回值，这时就放在了堆上

术语描述： 函数的返回了对象的指针

2.1.2 空接口逃逸

下面是一个简单的打印代码：，但我们看下println的函数接口，

它里面是一个空接口，所以可能会逃逸

分析：

1. 如果函数参数为interface｛｝
2. 函数的实参很可能会逃逸
3. 因为interface｛｝类型的函数往往会使用反射（因为反射要求的对象在堆上，在栈上很难做）

2.2.3 大变量逃逸

1. 过大的变量会导致栈空间不足
2. 在64位机器中，一般超过64KB的变量会逃逸

2.2 栈帧太多

在方法中如果出现栈帧太多的情况，程序内部会采用栈扩容方法进行处理
栈扩容

1. Go 栈的初始空间为2KB
2. 在函数调用前判断栈空间（morestack）（协程在调用前这个函数会判断栈空间是否足够）
3. 必要时对栈进行扩容
4. 早期使用分段栈，后期使用连续栈（时期指的是go版本 ）

2.2.1 分段栈（1.13版本使用）

分段栈的情况是： 假如第一个栈帧空间不够，直接使用图中箭头指向的空间

可以想象一下，当一个栈里面出现大量栈帧空间不够用时，使用这种方法会在不连续的空间来回跳转

优点： 没有空间浪费
缺点： 栈指针会再不连续的空间跳转（当两块空间中有返回值时）

2.2.2 连续栈

连续栈： 直接将原先栈空间不够的拷贝到新开辟的栈空间

优点： 空间一直连续
缺点： 伸缩时的开销大

原理： 当空间不足时扩容，变为原来的2倍；当空间使用率不足1/4时缩容，变为原来的1/2。

连续栈的示意图：

2.3 小结

1. 3种特殊情况下，变量可能会分配到堆上
2. 1.13 之前，Go 使用可伸缩的分段栈
3. 1.14以后，Go使用连续栈，伸缩时直接使用新栈

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